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Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Grundmann

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Übersicht

Wirbelschleppen

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Bodeninteraktion und Zerfall von Wirbelschleppen

Experimentelle Untersuchung von Bodeninteraktion und Zerfall generischer Wirbelschleppen von Verkehrsflugzeugen mit Fokus auf Endanflug und Landevorgang

Motivation

Das Verhalten der Wirbelschleppen großer Verkehrsflugzeuge im Endanflug und im Bereich des Aufsetzpunkts ist von großem Interesse für die Luftfahrtindustrie und in gleichem Maße für Flughafenbetreiber. Eine möglichst enge Staffelung startender und landender Flugzeuge ist anzustreben, um eine effiziente Auslastung der Rollbahnen zu gewährleisten. Allerdings stellen die von jedem Flugzeug während des Fluges produzierten Wirbelschleppen je nach vorherrschender Wetterlage eine Gefahr für nachfolgende Flugzeuge dar. Aus diesem Grund besteht auch in Zukunft ein intensiver Forschungsbedarf, um das Verhalten dieser Wirbelschleppen zu beschreiben und durch geeignete Maßnahmen zu beeinflussen.

Ziele

Blick auf das PIV-Setup in der Schlepprinne mit welchem Vorabuntersuchungen durchgeführt worden sind. Einkopplung des Laserstrahls durch die Wasseroberfläche.
Blick auf das PIV-Setup in der Schlepprinne mit welchem Vorabuntersuchungen durchgeführt worden sind. Einkopplung des Laserstrahls durch die Wasseroberfläche.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts soll im Experiment ein spezielles Augenmerk auf die möglichst realistische Nachbildung von Endanflug und Landung gelegt werden, um die besonderen Bedingungen an einem Flughafen untersuchen zu können. Dies bedeutet, den Gleitpfad durch eine Annäherung an den Untergrund und damit den Bodeneffekt zu simulieren, sowie einen möglichst realistischen Abfangvorgang nachzustellen.

Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, weiterführende Erkenntnisse über die Zerfallsmechanismen von Wirbelschleppen landender Verkehrsflugzeuge unter Einfluss des Untergrunds im Experiment zu erlangen, sowie eine Vorhersage über die Fortschrittsgeschwindigkeit der auftretenden Instabilitäten zu treffen. Von ebenfalls großem Interesse ist die drei-dimensionale Rekonstruktion der Wirbelverläufe in der Umgebung und stromauf des Aufsetzpunkts. In Ergänzung zu numerischen Ergebnissen kann dies wertvolle Hinweise zur Weiterentwicklung von Feldversuchen liefern.

Arbeitsplan

Visualisierung eines Wirbels mit einer an seinem Kern entlanglaufenden Störung. Momentaufnahme aus PIV-Rohdaten.
Visualisierung eines Wirbels mit einer an seinem Kern entlanglaufenden Störung. Momentaufnahme aus PIV-Rohdaten.

Die Konzeption und Auslegung der Modelle, die im Rahmen des Projekts Verwendung finden, wird parallel mit der Entwicklung der Messmethoden anhand von Vorversuchen vorangetrieben. Insbesondere ist hier die Verfeinerung der laseroptischen Messmethoden von Bedeutung.

In einem weiteren Schritt erfolgt die Validation des Systems, indem ausgewählte Testfälle aus der Literatur betrachtet und bestätigt werden. Parameterstudien erfolgen in diesem Zeitraum, um die Testbedingungen wiederholbar festzulegen. Der Einfluss des Bodens wird dem Experiment hinzugefügt, um schließlich das Verhalten von Wirbelschleppen unter dem Einfluss der Bodengrenzschicht sowie die auftretenden Endeffekte detailliert untersuchen zu können.

Informationen zum Forschungsprojekt

Antragsteller / Beteiligte S. Grundmann, A. Kurz
Laufzeit 3 Jahre
Finanzierung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)