A01: Experimentelle Methodik für Strömungsverluste bei Flugzeugen

Disziplin Aerodynamik

Das Projekt A01 wird für Konfiguration 1a in SynTrac ein realistisches high-fidelity Windkanalexperiment mittleren Maßstabs entwerfen und durchführen. Dies umfasst ein austauschbares Modell des hinteren Rumpfes mit einer Kraftmessung und elektrisch angetriebenen Modellen der Propulsoren (Electric Propulsor Simulators, EPS). In enger Zusammenarbeit mit den Projekten A02, C03 und B04 werden die mit diesem Modell in der PTF (Propulsion Test Facility) generierten Daten zur Validierung der Leistungsbilanzmethode verwendet. Sie tragen damit dazu bei, die Lücke in der Schub-Widerstands-Bilanzierung bei hochintegrierten Antriebssystemen zu schließen. Dies wird die vollständige Berücksichtigung und Bewertung neuer Technologien für die Schnittstelle zwischen Flugzeugzelle und Antrieb wie Grenzschichteinsaugung (Boundary Layer Ingestion, BLI), Schubvektorsteuerung und Wärmemanagement ermöglichen.

Motivation

Hochintegrierte Antriebskonzepte erfordern neue Ansätze und Modelle in der Schub-Widerstand-Bilanzierung und der Leistungsverteilung, um zukünftige Schnittstelleneffekte zu berücksichtigen, wie zum Beispiel:

  • Aerodynamische Interaktionen zwischen dem Flugzeugrumpf und dem Propeller, die beispielsweise durch BLI und Schubvektorsteuerung auftreten.
  • Neue physikalische Mechanismen wie die Verteilung der Abwärme des Stromversorgungssystems über den Propeller.
  • Eine genaue Beschreibung und Bilanzierung der fluidischen und mechanischen Energie im Ein- und Ausgang des Gaswegs des integrierten Propellers ist erforderlich (in Zusammenarbeit mit A02).

Ziel

  • Erstellung eines detaillierten Windkanalmodells und einer speziell angepassten Instrumentierung für Experimente, einschließlich 180°-BLI mit aktivem Heckrumpf und integrierter Kraftmessung.
  • Entwurf und Betrieb von aktiven Elektropropulsorsimulatoren (EPS) einschließlich Instrumentierung für die Aerodynamikschnittstellebene (AIP).
  • Bereitstellung von Schub-Widerstands- und Leistungs-Bilanzierungsinformationen für SynTrac in enger Zusammenarbeit mit den Projekten A02.
  • Experimentelle Daten werden zusätzlich zum intensiven Austausch mit A02 an B01, B04 und C03 geliefert, um Verluste in eng gekoppelten Flugzeug-Rumpf-Konfigurationen zu bilanzieren.

Lösungsansatz

Das Projekt konzentriert sich auf den konzeptionellen Entwurf und die Entwicklung eines voll modularen Modells, das zwei 180° BLI-Propulsoren integriert. Die Zusammenarbeit mit den Projekten A02, B04 und C03 ist dabei von zentraler Bedeutung. Zusätzlich wird der Entwurf und die Herstellung eines elektrischen Propulsors durchgeführt, der die Entwicklung maßgeschneiderter rotierender Rechen zur Messung der Strömungsenergie umfasst. Der Aspekt des Flügel-Rumpf-Designs, der Herstellung und Instrumentierung umfasst ein modulares Design mit einem 6-Achsen-Ausgleich und die Integration eines Einlasses von C03 sowie eines statischen Druckfelds. Die Inbetriebnahme, Prüfung und Auswertung der Daten beinhaltet die Durchführung von Testkampagnen zur Generierung von Datensätzen zum Vergleich mit dem Modell von A02, gefolgt von der Erfassung detaillierter Daten in nachfolgenden Kampagnen.

Rolle in SynTrac

  • Modellentwurf und -austausch, Schnittstellenspezifikation und Daten-Nachbearbeitung in enger Zusammenarbeit mit A03 und A02.
  • Lüfterdaten von B04 werden soweit wie möglich für EPS skaliert.
  • Einlassgeometrie von C03.
  • Experimentelle Ergebnisse an A02, B01, B04, C03 liefern.

An "A01: Experimentelle Methodik für Strömungsverluste bei Flugzeugen" beteiligte Personen