Das Luftforschungsprogramm VI (LuFo VI-2) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit dem Namen NANNY (INnovative AN uNd AuftriebssYsteme für die nächste Generation leichter bis mittelschwerer Hubschrauber) zielt darauf ab, die Vorhersagefähigkeit der An- und Auftriebssysteme leichter bis mittelschwerer Hubschrauber weiterzuentwickeln. Das Institut für Strömungsmechanik der TU Braunschweig befasst sich innerhalb des Projektes gemeinsam mit dem Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik der TU Darmstadt und Airbus Helicopters mit der Vereisung des Hauptrotors einer Hubschrauberkonfiguration mit dem Ziel das Konzept „Digitaler Zwillinge“ im Entwurfsprozess von Drehflüglern bezüglich Vereisungsresilienz voranzubringen.
Die TU Braunschweig nutzt hierfür numerische Simulationsmethoden mit dem Ziel die physikalischen Modelle, die den Eisaufbau am Rotorblatt im Gesamten abbilden, zu untersuchen. Für die numerische Simulation des Eisaufbaus an einem Hubschrauberrotorblatt müssen dabei verschiedenste Aspekte der Mehrphasenströmung korrekt abgebildet werden. Dies beinhaltet neben der aerodynamischen Simulation auch die Massen- und Energiebilanz der Eisbildung für jeden individuellen Rotorblattabschnitt. Hierzu wird die Simulation der Auffangeffizienz der unterkühlten Wassertropfen, die korrekte Modellierung der anhaftenden Wassermasse, die Simulation der Bewegung der flüssigen Phase auf dem Rotorblatt und die Bestimmung der Wärmeübergänge benötigt. Die bereits bestehenden Simulationstools des Instituts für Strömungsmechanik werden basierend auf experimentellen Ergebnissen für die spezielle Anwendung an Drehflüglern erweitert. Dazu werden Grundlagenversuche an der TU Darmstadt durchgeführt, die den Eisaufbau durch kleine, unterkühlte Tropfen mit hohen Aufprallgeschwindigkeiten detailliert erfassen.
Die weiterentwickelten numerischen Methoden der TU Braunschweig erlauben am Projektende die Simulation der Vereisung eines rotierenden dreidimensionalen Rotorblattes. Um die Einflüsse der einzelnen physikalischen Effekte auf die Ergebnisse der Vereisungssimulation zu untersuchen, wird eine Sensitivitätsanalyse erstellt. Weiterhin wird zur Validierung der Methoden ein Vergleich mit einem numerischen und experimentellen Datensatz von Airbus Helicopters durchgeführt. Die Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse und der Validierung können dann von Airbus Helicopters zur Optimierung des Enteisungssystems genutzt werden und damit einen Beitrag zur effizienten Luftfahrt leisten.