Bild des Monats: Neuartiger Propeller im Test SE2A-Forschende arbeiten an Flugzeugen der Zukunft
Das Bild ist im Rahmen eines Projektes im Exzellenzcluster SE²A entstanden. Ziel ist es, ein Verständnis von den Wechselwirkungen von Propeller und Flügel in neuartigen und zukünftigen Flugzeugkonfigurationen zu erhalten. Dafür ist es zunächst notwendig, die aerodynamischen Eigenheiten und Charakteristika von Flügel und Propeller zu kennen. Abgebildet ist hier ein neuartiger Propeller einem typischen helixförmigen Nachlauf.
Schematische Darstellung eines neuartigen Propellers mit einem typischen helixförmigen Nachlauf. Bildnachweis: Bastian Kirsch/TU Braunschweig
Der Propeller ist ein Entwurf, der speziell für ein zukünftiges Flugzeug mit mehreren Propellern pro Flügel – bis zu fünf pro Seite – ausgelegt wurde. Um den Entwurf zu validieren, greifen die Forschenden am Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS) wie in diesem Fall auf höherwertige Methoden, etwa CFD-Simulationen (Strömungssimulation auf Basis numerischer Methoden als Alternative zu Versuchen im Strömungskanal), zurück. Diese erlauben sehr detaillierte Einblicke in das Strömungsfeld um den Propeller.
Auf dem Bild selbst ist am linken Rand der vierblättrige Propeller dargestellt. Die eingefärbte Ebene zeigt das Geschwindigkeitsfeld im Mittelschnitt. Sehr prominent zeigen sich der Nachlauf der Nacelle (stromlinienförmiger Container für das Triebwerk) in der Mitte sowie die starken Farbwechsel von blau (niedrige Geschwindigkeiten) zu gelb (hohen Geschwindigkeiten) im Außenbereich. Dieser starke Wechsel wird durch den sich formenden Randwirbel der Propellerblätter verursacht, der als graue Schattierung dreidimensional mit dargestellt ist.
Dieser Randwirbel hat seinen Ursprung im Druckausgleich der Vorder- und Rückseite der einzelnen Propellerblätter und schwimmt aufgrund der Überlagerung von Fluggeschwindigkeit und Drehung des Propellers helixförmig nach hinten von den Propellerblättern ab.
Anhand der Informationen aus dieser Simulation konnte der Vorentwurfsprozess des Propellers validiert werden. Dies kann künftig weitere dahingehende Simulationen ersparen.
