05.09.2025
Cooler Flügel
Flügelmodel mit internem Wärmeübertrager im Windkanal
Gegenstand eines Forschungsprojektes, an dem sowohl die Professur für Luftfahrzeugtechnik (LFT) als auch die für Flugmechanik und -regelung (FMR) beteiligt sind, betrifft die Unterbringung von Wärmeübertragern im Tragflügel, z.B. zur Kühlung von Brennstoffzellen für elektrisch angetriebene Flugzeuge. Die gegenwärtige Konfiguration sieht eine spaltflügelähnliche Anordnung vor, bei der sich der Wärmeübertrager in einem stark aufgeweiteten Spalt befindet und dort durchströmt wird.
In der vergangenen Woche fanden Windkanalversuche an einer zuvor numerisch optimierten Kontur statt. Wesentliches Interesse gilt der Auswirkung des Druckverlustes, den der Wärmeübertrager verursacht, auf Auftrieb und Widerstand des Flügelprofils, besonders im Vergleich zu einem konventionellen Kühler außerhalb des Flügels. Abschließend wurde eine interne Heizung in Betrieb genommen, um einen ersten Eindruck von den weiteren Veränderungen zu gewinnen, welche die durch den Kühler abgesetzte Wärmelast verursacht.
Thermometer zur Messung der Kühleraustrittstemperatur (links), großer Pitot-Rechen zur Widerstandsmessung (rechts)
Zur Widerstandsmessung kam ein neuer Pitot-Rechen zum Einsatz, der mit insgesamt 60 Druckröhrchen die ganze Nachlaufdelle eines Flügelprofils mit einem Male abdecken kann.
Infrarotaufnahmen der Saugseite des Flügels; links ohne, rechts mit interner Heizung (Anströmung jeweils von rechts)
Der Fall ohne interne Heizung (links) zeigt hell eine laminare Ablöseblase mit turbulentem Wiederanlegen im Bereich des Hauptdruckansteigs. Die ist von zwei deutlichen Turbuelnzkeilen unterbrochen. Mit Heizung zeichnet sich der aus dem "Kühler" austretende warme Luftstrom deutlich auf der Oberfläche ab.
Druckverteilungen für verschiedene Anstellwinkel (links), Auftriebskurven ohne und mit Versperrungskorrektur (rechts)
Aus den mit in die Kontur eingelassenen Messbohrungen bestimmten Druckverteilungen (links) kan der Auftrieb berechnet werden. Nach der Korrektur der Windkanalversperrung durch das Modell ergibt sich die Auftriebskurve des Profils (rechts, blaue Linie). Der Unterschied zum theoretischen Auftriebsanstieg (graue Linie) zeigt die Auswirkung des Druckverlustes im Spalt auf den hinteren Bereich des Profils.