Theoretische und experimentelle Untersuchungsverfahren in der Luftschiffaerodynamik
Th. Lutz, P. Funk, A. Jakobi and S. Wagner
Leichter als Luft - Transport- und Trägersysteme - Ballone, Luftschiffe, Plattformen; Ed.: J. K. Bock und B. Knauer; Verlag Frankenschwelle, 2003; ISBN 3-86180-139-6
Abstract:
In den nachfolgenden Abschnitten sollen verschiedene theoretische Berechnungsverfahren sowie experimentelle Untersuchungsmethoden, die in der Luftschiffaerodynamik eingesetzt werden können, zusammenfassend beschrieben werden. Die vorgestellten Methoden werden anschließend an einer ausgewählten Luftschiffkonfiguration exemplarisch angewendet, um die aerodynamischen Phänomene und Besonderheiten der Luftschiffaerodynamik zu veranschaulichen. Darüberhinaus soll die Qualität der verschiedenen Berechnungsmodelle bewertet sowie deren spezifische Anwendungsgrenzen aufgezeigt werden.
Für diese vergleichenden Untersuchungen eignen sich in besonderer Weise Ergebnisse, die im Rahmen der Forschergruppe 'Luftschifftechnologie' (FOGL) an der Universität Stuttgart gewonnen wurden. Diese Forschergruppe führt, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG, seit 1997 grundlagenorientierte Untersuchungen am System Luftschiff durch. Als Referenzkonfiguration wird dabei u. a. das ferngesteuerte Solar-Luftschiff LOTTE betrachtet. Dieses 16m lange Luftschiff weist ein Volumen von 109 m^3 auf, kann eine Nutzlast von bis zu 15 kg tragen und wird von einem Heckpropeller angetrieben. LOTTE dient als Meßplattform für verschiedene Disziplinen wie Flugmechanik und -Regelung, Aerodynamik, Aeroelastik, Strukturanalyse oder solare Antriebstechnologie.
Seitens der Aerodynamik werden neben Flugversuchen detaillierte Wind- und Wasserkanalexperimente sowie numerische Berechnungen durchgeführt. Schwerpunkte dieser Arbeiten bilden dabei die Studie dreidimensionaler Grenzschichteffekte und Ablöseerscheinungen am angestellten Luftschiff, die Untersuchung aerodynamischer Interferenzeffekte zwischen Rumpf und Leitwerk, die Ermittlung von Druckverteilungen und Lasten sowie der Verläufe der aerodynamischen Beiwerte. Nach einer Beschreibung experimenteller und theoretischer Untersuchungsverfahren der Luftschiffaerodynamik werden ausgewählte Ergebnisse dieser aerodynamischen Studien diskutiert.
