Viele kleine Propeller Verteilte Antriebe werden im Windkanal getestet

Um den Herausforderungen einer nachhaltigen Luftfahrt zu begegnen, forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Technischen Universität Braunschweig im Forschungsschwerpunkt Mobilität an neuen Triebwerkstechnologien und Antriebskonzepten. Im europäischen Verbundprojekt CICLOP unter Leitung der TU Braunschweig werden zum Beispiel verteilte Antriebe genauer untersucht: Flugzeuge werden mit vielen kleinen Propellern ausgestattet, die entlang der Tragflächen montiert sind. Dieser Antrieb ermöglicht die Reduzierung von Gewicht, Lärm und Energieverbrauch. Für Experimente wird bis 2022 ein Modell mit Motoren und Propellern entwickelt, das im Windkanal getestet und vermessen wird.

Viele kleine elektrisch betriebene Propeller entlang der Tragflächen haben einen positiven Effekt auf den Auftrieb des Flugzeugs. Dadurch können die Flügelfläche verkleinert werden und so auch Gewicht und Energieverbrauch der Maschine reduziert werden. Solche Antriebskonzepte werden in der Forschung als „Distributed Propulsion“ bezeichnet. Während der grundsätzliche Effekt bekannt ist, muss man im Detail nicht nur die Wirkung vom Propeller auf den Flügel, sondern auch die Rückwirkung vom Flügel auf den Propeller und auch die zwischen den Propellern komplett verstehen. Genau das ist das Ziel von CICLOP, einem Verbundprojekt im Rahmen des europäischen Luftfahrtforschungsprogramms „Clean Sky2“.

Die TU Braunschweig ist verantwortlich für alle CICLOP-Experimente. Dazu wird ein großes Forschungsmodell mit drei Motoren und Propellern unterschiedlicher Geometrie gebaut. Anschließend werden die Propeller verschiedenen Tests im Windkanal der TU Braunschweig unterzogen und Messungen durchgeführt. Hierbei werden sowohl die Kräfte auf den Flügel als auch auf den rotierenden Propeller im Detail gemessen.

Gleichzeitig gibt es die in der Aerodynamik typischen Druckmessstellen zur Analyse des Verhaltens des Tragflügels. Kombiniert werden diese Messungen mit speziellen Techniken wie zum Beispiel Anstrichversuchen am Modell im Windkanal. Bei Anstrichversuchen wird eine noch flüssige Öl-Suspension aufgetragen, die im Windkanal durch die Umströmung verläuft und ein Anstrichbild hinterlässt. Dessen Muster lässt zum Beispiel Rückschlüsse auf die Strömungsstruktur und das wichtige Verhalten der Grenzschicht zu.

Projektdaten:

Das Projekt CICLOP wird im „Clean Sky 2“-Forschungsrahmenprogramm gefördert. Der Förderanteil der TU Braunschweig liegt bei 850.000 Euro. Seitens TU Braunschweig arbeiten das Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen und das Institut für Strömungsmechanik mit CIRA, der italienischen Luftfahrtforschungsorganisation, sowie mit Flugzeugherstellern zusammen. Das Projekt startete am 01.12.2020 und endet am 30.11.2022.

„Clean Sky 2“ ist eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission und der europäischen Luftfahrtindustrie. Ziel ist die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen CO₂-Emissionen sowie die Reduzierung von Lärm in der Luftfahrt. „Clean Sky 2“ erforscht, demonstriert und bewertet zu diesem Zweck Einzeltechnologien und Vehikelkonzepte.