HAP 1: Aerodynamische Analysen

Eisansatz an Tragflächen von Flugzeugen führt zur Minderung der aerodynamischen Performance. Der aerodynamische Widerstand nimmt einerseits stark zu und muss mit höherem Triebwerks-Schub kompensiert werden, was einen höheren Treibstoffverbrauch bedingt. Andererseits löst die Strömung bei kleineren Anstellwinkeln ab und mindert somit die Betriebsgrenzen sicherer Flugzustände. Um diesen Eisansatz in Folge der Akkumulation stark unterkühlter, großer Wassertropfen besser zu verstehen, sollen theoretische, numerische und experimentelle Methoden der Aerothermodynamik herangezogen werden. Dabei steht die Beantwortung folgender Forschungshypothesen im Vordergrund:

1. Welchen Einfluss hat die Dynamik aufprallender, stark unterkühlter, großer Wassertropfen auf den Eisansatz? Prallt ein großer Tropfen auf eine Fläche bilden sich kleine Sekundärtropfen, die zu bestimmten Anteilen in die Strömung wieder abgegeben werden, d.h. nur ein Teil der ursprünglichen Tropfenmasse verbleibt auf der Tragfläche.
2. Besitzen - losgelöst von der Geometrie des Eisansatzes - spezifische Stoff- und Makro-Strukturparameter des Eises eine Rückwirkung auf die Umströmung?
3. Wie soll die numerische Modellierung des Eisansatzes und -wachstums erfolgen? In den aktuellen Eiswachstumsmodellen der Literatur wird eine Wärmebilanz aufgestellt. Die einzelnen Terme dieser Bilanz variieren von Modell zu Modell und sollen genau analysiert werden um deren Einfluss und Gültigkeitsbereich zu untersuchen. Dies betrifft insbesondere die Terme zur Reibungswärme und dem konvektiven Wärmeübergang.

Aus experimenteller Sicht kommt ein neuer, deutschlandweit einzigartiger Mehrphasenwindkanal mit Vereisungssimulations-möglichkeit der TU Braunschweig zum Einsatz (Fertigstellung Frühjahr 2013). Mit dessen Hilfe soll Eisansatz und -wachstum an einem generischen Profil untersucht und mit Resultaten der numerischen Berechnungsmodelle verglichen werden.

Beteiligte Institute:

• Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (DLR)
• Institut für Strömungsmechanik (TUBS)