Die Luftfahrt steht vor der großen Herausforderung, den Treibstoffverbrauch und damit die Emissionen zu reduzieren. Dafür werden neue, revolutionäre Konzepte benötigt, z.B. Distributed Propulsion. Dabei wird eine große Anzahl von Propellern entlang der Spannweite verteilt. Der Propellerstrahl beeinflusst die Strömung über die Tragfläche, sodass mehr Auftrieb als bei einem unbeeinflussten Tragflügel erzeugt wird. Damit kann für die Betriebspunkte "Start" und "Landung" die Spannweite verkleinert und die Flügelfläche reduziert werden. Dadurch ist eine Optimierung für den Reiseflug mit kleineren Tragflächen und damit weniger Gewicht möglich.
Bisher sind allerdings nur kleine Luftfahrtzeuge im niedrigen Geschwindigkeitsbereich für die Anwendung von distributed propulsion Lösungen untersucht worden. Der nächste Schritt muss es deshalb sein, distributed propulsion Konzepte auf Kurzstreckenflugzeuge mit einem maximalen Abfluggewicht von 30 bis 40 Tonnen zu übertragen und zu erforschen. Dies ist das Ziel des Projekts B1.1 „Propeller and wing aerodynamics of distributed propulsion„.
Um dies zu erreichen, werden Parameterstudien zu verschiedenen distributed propulsion und Tragflügelkonfigurationen mit Hilfe von stationären und instationären Simulationen durchgeführt. Dabei wird zunächst ein automatisierter Prozess eine Vielzahl von Konfigurationen erarbeiten. Die Propeller werden als actuator disc modelliert und in den Parametern Radius, Drehzahl, Anzahl und Position relativ zum Flügel variiert. Hochauflösende 3D Simulationen der Propeller werden dabei genutzt, um die Interaktionen zwischen Propeller und Flügel, aber auch zwischen den Propellern untereinander, zu untersuchen. Mit diesen Ergebnissen kann die Anwendung von distributed propulsion für kommerzielle Kurzstreckenflugzeuge in verschiedenen Betriebspunkten bewertet werden. Dabei werden sich die vielversprechendsten Konzepte herausstellen und als Basis für die Anwendung von distributed propulsion in der kommerziellen Luftfahrt dienen.
Untersuchung von distributed propulsion an Kurzstreckenflugzeugen mit einem maximalen Abfluggewicht von 30 bis 40 Tonnen
Interaktionen zwischen Propeller und Tragflügel mit Einfluss auf die Gesamtleistung eines Flugzeugs mit distributed propulsion
Propeller-Propeller-Wechselwirkungen bei Konfigurationen mit distributed propulsion
Effekte und Sensitivitäten auf Anzahl und Position der Propeller
Einfluss des Propellerradius und der Drehzahl in distruibuted propulsion Konfigurationen
Bastian Kirsch, M.Sc.