Der Coanda-Effekt zur Steigerung des Maximalauftriebs ist in der Aerodynamik Gegenstand aktueller Forschung. Jedoch sind die hieraus folgenden Anforderungen an die Tragflügelstruktur weitgehend unerforscht. So fehlen bisher quantitative Untersuchungen zum veränderten aeroelastischen Verhalten des Tragflügels. Weiterhin sind die Auswirkungen des Coanda-Effekts auf die Steuerbarkeit von Flugzeugen mit traditionellen oder angepassten Leichtbauweisen für Tragflügel aufgrund des komplexen Zusammenwirkens der Teilkomponenten unklar.
Das vorliegende Teilprojekt soll vor diesem Hintergrund die wesentlichen Phänomene des aeroelastischen Verhaltens analysieren und Entwurfskonzepte entwickeln. Es gilt sowohl das globale Trag- und Schwingungsverhalten des Tragflügels einschließlich der Phänomene der Zirkulationsund Ruderumkehr, des Low-Speed-Flatterns und der Torsionsdivergenz, als auch das lokale Verhalten – Deformationen der Coanda-Klappen und des Ausblasespaltes – zu untersuchen. Hierzu werden zwei sich methodisch ergänzende Lösungsansätze verfolgt, deren Ergebnisse in die Bewertung des Flugzeuggesamtentwurfs aus Sicht der Struktur- und Flugmechanik einfließen.
Der erste Forschungsansatz setzt hochauflösende URANS-CFD und FEM-CSM Modelle für die Analyse von Strukturverhalten und Aeroelastik ein. Konventionelle Holm-Bauweisen werden neuen Struktur-Topologien gegenübergestellt, die mit modernen multidisziplinären Entwurfsmethoden entwickelt werden. Grundlage ist die isogeometrische Analyse, dessen einheitliche Modellierung auf Basis von NURBS für die Entwurfsaufgaben bei Tragflügeln genutzt werden soll.
Ziel des zweiten Forschungsansatzes ist die Entwicklung eines reduzierten Modells für das aeroelastische Verhalten des Tragflügels, das die wesentlichen Phänomene beschreiben und das Starrkörpermodell der Flugmechanik ergänzen soll. Das reduzierte Strukturmodell soll zunächst das Schwingungsverhalten des elastischen Tragflügels mit wenigen generalisierten Freiheitsgraden numerisch simulieren können. Anschließend sollen die instationären aerodynamischen Beiwerte mit hochauflösender Strömungssimulation bestimmt und auf das reduzierte Modell abgebildet werden.
Mit den entwickelten Methoden sollen langfristig weitere Entwurfskriterien sowie die Aktuatorik und Sensorik berücksichtigt werden. Übergeordnet sollen die Entwicklungen in einen multidisziplinären Entwurfsprozess einschließlich einer Optimierung eingebettet werden.