Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Profilaerodynamik und Profilentwurf

Arbeitsbereich der Arbeitsgruppe Luftfahrzeugaerodynamik

Die aerodynamischen Eigenschaften eines Tragflügels und damit die Leistungsfähigkeit eines Flugzeuges werden von der Auslegung der Profilschnitte maßgeblich bestimmt. Dem Entwurf und der Analyse von Profilen kommt in der Flugzeugaerodynamik daher eine wichtige Rolle zu. Üblicherweise werden für jede Anwendung maßgeschneiderte Profile entwickelt, wofür zuverlässige Berechnungsmethoden erforderlich sind.

Je nach Einsatzbereich treten dabei unterschiedliche Strömungsphänomene auf. Bei kleinen Reynoldszahlen können sich laminare Ablöseblasen ausbilden, welche unter Umständen zu einer merklichen Erhöhung des Widerstandsbeiwertes führen, aber rechnerisch schwer zu erfassen sind. Bei Steigerung der Machzahl beeinflussen Kompressibilitätseffekte zunehmend die Profilumströmung. Wird eine kritische Machzahl überschritten, können Verdichtungsstöße auftreten, die den Widerstand dominant beeinflussen. Darüber hinaus treten komplexe Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen auf.

Entwurf und Verifikation eines Profils für den Unterschallbereich
Entwurf und Verifikation eines Profils für den Unterschallbereich
Entwurf und Verifikation eines Profils für den Unterschallbereich
Entwurf und Verifikation eines Profils für den Unterschallbereich

Insbesondere beim Entwurf und der Optimierung subsonischer Profile bestehen am Institut langjährige Erfahrungen, wobei bei Profilen für Windenergieanwendungen der ermittelte Hinterkantenlärm berücksichtigt wird. Zur Analyse der Profile verwenden wir kommerziell erhältliche sowie selbstentwickelte Berechnungswerkzeuge. Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Methoden (Potential-Grenzschichtverfahren, Euler-Grenzschichtmethoden sowie Navier-Stokes-Verfahren) zum Einsatz. Eine Überprüfung der theoretischen Ergebnisse ist für den Unterschallbereich im Laminarwindkanal des Instituts möglich. Die dort durchgeführten umfangreichen experimentellen Untersuchungen kommen der Weiterentwicklung der Profilentwurfs- und Analyseverfahren zu Gute.

Verbesserung der aerodynamischen Güte für ein transsonisches Profil mit adaptiver Wölbung und adaptiver Stoßkontrollbeule (SCB)
Verbesserung der aerodynamischen Güte für ein transsonisches Profil mit adaptiver Wölbung und adaptiver Stoßkontrollbeule (SCB)
Pareto-Front für minimierten Widerstand bzw. minimiertem Hinterkantenlärm
Pareto-Front für minimierten Widerstand bzw. minimiertem Hinterkantenlärm
Beeinflussung des Strömungsfeldes durch optimierte Stoßkontrollbeule (SCB)
Beeinflussung des Strömungsfeldes durch optimierte Stoßkontrollbeule (SCB)

Dr.-Ing. Thorsten Lutz

Dieses Bild zeigt  Thorsten Lutz
Dr.-Ing.

Thorsten Lutz

Leiter Luftfahrzeugaerodynamik / Leiter Windenergie

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