Untersuchung von 4-Wirbelsystemen zur Minimierung von Wirbelschleppen und ihre Realisierung an Transportflugzeugen

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Untersuchung von 4-Wirbelsystemen zur Minimierung von Wirbelschleppen und ihre Realisierung an Transportflugzeugen

Stumpf, Eike

In der vorliegenden Arbeit wird ein numerischer Ansatz aufgezeigt, der eine Bewertung des Minimierungspotentials instabiler 4-Wirbelnachlaufkonfigurationen hinsichtlich des nachfolgenden Flugverkehrs erlaubt. Ausgangspunkt des numerischen Ansatzes sind systematische Untersuchungen vor einfachen Wirbeltopologien als Modell eines Wirbelnachlaufs im Fernfeld. Auf die Ermittlung einer Wirbeltopologie mit minimalem in einer systematischer Fernfelduntersuchung folgt die Realisierung dieser Wirbeltopologie durch Modifikation einer bestehenden Transportflugzeuggeometrie. In diesem zweiten Schritt wird rekursiv die zu optimierende Transportflugzeuggeometrie derart mit Handbuchmethoden modifiziert, daß die Konfiguration eine der ermittelten Topologie mit minimalem Rollmoment möglichst ähnliche Wirbelschleppe im erweiterten Nahfeld erzeugt. Der Nachweis der Realisierbarkeit der a priori definierten Wirbeltopqlogie geschieht durch die gekoppelte Berechnung des Nahfeldes und des Aufrollvorgangs der modifizierten Transportflugzeuggeometrie. Eine maximale Rollmomentenreduktion von etwa 50 % im Vergleich zu einer 2-Wirbelreferenzkonfiguration wurde in der vorliegenden Arbeit für eine 4-Wirbelkonfiguration mit einem Zirkulationsverhältnis Gamma (Ind 2)/Gamma (Ind 1) = -0,35 und einem Abstandsverhältnis vor b (Ind 2)/b (Ind 1) = 0,35 festgestellt. Am Beispiel des DLR-F11 Modells wurde weiterhin nachgewiesen, daß es möglich ist, durch Modifikation der Konfiguration diese Wirbeltopologien im erweiterten Nahfeld anzunähern.