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Verbesserte Hochauftriebshilfen für Flugzeuge

Erstellt am: 17.08.2005 | Stand des Wissens: 24.10.2018
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike

Neuartige Entwicklungen für Hochauftriebshilfen sind neben den bereichsspezifischen Arbeiten im Vorentwurf, der Flugphysik, der Struktur und der Systementwicklung, interdisziplinäre Interaktionen seitens der Flügelkonfiguration, der Rückwirkung auf Rumpf- und Leitwerk und der gesamten Flugzeugkonfiguration bereits früh zu berücksichtigen und optimal aufeinander abzustimmen. Es existieren folgende zwei Konzepte zur Reduzierung der Umweltbelastung:
  • der multifunktionale, adaptive Flügel
  • der "grüne" Hochleistungsflügel

Das Prinzip des multifunktionalen, adaptiven Flügels beinhaltet die Anpassung des Flügels an die jeweilige Aufgabenstellung. Die heutigen Verkehrsflugzeuge verfügen bereits über diese Adaptierbarkeit in den entsprechenden Flugphasen, in Form einer deutlichen Vergrößerung der Flügelfläche und einer stärkeren Wölbung über das Hochauftriebssystem.
Abbildung 1: Elemente des adaptiven Flügels [HaHe04] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)

Anstelle der Querruder befinden sich über die gesamte Spannweite Fowlerklappen, die je nach Aufgabenstellung entlang der Spannweite unterschiedlich ausgeschlagen und genutzt werden können. Dieses adaptive System ist über das gesamte Flugprofil anwendbar und übernimmt zudem die Roll- und Lastkontrolle, mit folglich guter Manövrierfähigkeit.
Abbildung 2: Beispiel multifunktionaler adaptiver Flügel im Take Off [HaHe04] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)

Das Konzept des umweltfreundlichen, "grünen" Flügels ermöglicht neben einer Lärmreduktion im An- und Abflugbereich eine Senkung des Treibstoffverbrauchs. Neue Hochauftriebselemente, die das Auftriebssystem einfacher, damit leichter und kostengünstiger unter gleichzeitiger Lärmreduzierung bei Start und Landung gestalten, werden mit konfigurativen Modifikationen zusammengebracht. Kernelement der neuen Konfiguration ist ein Flügel mit reduzierter Pfeilung und deutlich erhöhter Streckung im Vergleich zum heutigen Flügel.
Abbildung 3: Vergleich zwischen einem konventionellen Flügel und (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)grünem Flügelkonzept [HaHe04]

Neben den Kernelementen wie Laminarität des Strömungsverhaltens und extrem wirtschaftlichen Triebwerken, steigert das Gesamtkonzept durch Einbringen verschiedenster Hochauftriebselemente, die über einen geringen Quelllärm verfügen, die Gleitzahl im Start mit folglicher Reduzierung des Lärms. Im Landeanflug ermöglichen die Hochauftriebskomponenten einen steileren Anflug, der mit einer Wirbelschleppenreduktion gekoppelt sein kann.

Einzelkomponenten
Innerhalb eines Einzelprojektes in Zusammenarbeit von Airbus Deutschland mit dem EADS Corporate Research Center Deutschland, wurde eine Komponente entwickelt, die dazu beiträgt das Auftriebsverhalten von Flugzeugen zu verbessern und die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Dabei handelt es sich um zusätzliche, in die Landeklappen integrierte Klappen, die je nach Flugzustand bis zu 90° angestellt werden können. Diese sogenannten Mini Trailing Edge Devices - Mini-TEDs sind monolithische CFK-Bauteile, die über faserintegrierte Scharniere an die Hinterkante der Landeklappe angebunden werden.

Das gemeinsame Ziel aller Projekte, die sich mit der Entwicklung von Hochauftriebshilfen befassen, ist die Integration hochentwickelter Technologien in weitgehend festgelegte Flügelkonfigurationen, zum Zweck die Flugzeugeffizienz zu verbessern und Umwelteinflüsse zu reduzieren.
Diese Entwicklungen betreffen meist die Strömungskontrolle, welche in drei Kategorien unterteilt werden kann:
  • Abreißkontrolle
  • Verspäteter Laminar-Turbulenz-Umschlag
  • Reduzierung des Widerstandsbeiwertes [KATnet04]
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Literatur
[HaHe04] Heinz Hansen Neue Hochauftriebs-Technologien und deren Potenzial für den Flughafen als Nachbarn, 2004
[KATnet04] KATnet Technologies and Status, 2004/03/07
Weiterführende Literatur
[BreiC03] C. Breitsamter Aerodynamik hochmanövrierfähiger Flugzeuge mit formvariablen Hinterkantenklappen, 2003
[Ande05] John D. Anderson, Jr. Introduction to flight, Ausgabe/Auflage 5 ed., McGraw-Hill International Edition, 2005, ISBN/ISSN 007-123818-2
Glossar
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) ist eine Mobilfunktechnologie der zweiten Generation, Sie dient dazu, GSM Netze, dem Mobilfunkstandard der zweiten Generation, aufzuwerten und höhere Datenübertragungsraten zu realisieren. EDGE stellt die Weiterentwicklung von GPRS dar und kann Datenraten bis zu 200 Kilobit pro Sekunde beim Herunterladen von Daten erzeugen. Dies entspricht circa der vierfachen Übertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zu GPRS.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?160359

Gedruckt am Dienstag, 3. Oktober 2023 08:34:44