Destabilisierung von Flugzeugnachläufen durch aufgeprägte Störgeschwindigkeiten

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Innerhalb der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten untersucht, um kurzwellige Instabilitäten im Wirbelsystem zur Reduzierung der durch den Wirbelnachlauf ausgehenden Gefahr nutzen zu können. Für die experimentellen Untersuchungen wird der durch Kauertz [54] verwendete Rechteckflügel in seiner Funktionalität erweitert. Das Modell ist mit Querrudern, sowie Winglets und darin integrierten Ruderflächen ausgestattet. Durch unterschiedliche Ruderausschläge lassen sich im Nachlauf verschiedene Mehrwirbelsysteme erzeugen, die je nach Konfiguration aus zwei oder drei Wirbelpaaren bestehen. Basierend auf theoretischen Stabilitätsbetrachtungen werden für unterschiedliche Wirbelsysteme Anregungsfrequenzen bestimmt, die eine Anfachung inhärenter Instabilitätsmechanismen im gesamten Wirbelsystem erwarten lassen. Über eine der Anregungsfrequenz entsprechenden periodischen Oszillation der Ruderflächen lassen sich dem Wirbelsystem Störgeschwindigkeiten aufprägen. Während Kauertz in seiner Arbeit die aktive Anregung durch eine alleinige Oszillation der Wingletruder durchführt, um zu einem schnelleren Wirbelzerfall zu gelangen, ist der Ansatz dieser Arbeit ein anderer. Das Wingletruder dient hier zur Modifikation des Wirbelsystems, während die Anfachung über eine Oszillation der Querruder erfolgt. Hierzu werden die Stabilitätsbetrachtungen erweitert und neu durchgeführt. In einem weiteren Schritt wird die vorhandene Datenbasis durch die Anregung von Instabiltätsmechanismen über eine gemeinsame gegenphasigie Oszillation von Quer- und Wingletruder komplettiert. Die Untersuchungen finden im Wasserschleppkanal statt und erfassen den Wirbelnachlauf in einem Bereich von mehr als 40 Spannweiten hinter dem Modell. Dieser Bereich entspricht zwar nicht dem üblicher Separationsabstände von etwa 100 Spannweiten, erlaubt aber die Untersuchung kurz- und mittelwelliger Instabilitätsformen. Damit wird erstmals die Wirkungsweise verschiedener Anregungsformen über Quer- und Wingletruder anhand eines Modells im Wasserkanal bis weit ins Fernfeld hinein betrachtet. Das Ziel der Arbeit ist, die untersuchten Anregungsarten hinsichtlich ihrer Effektivität bewerten zu können und eine Prognose über die tendenzielle Entwicklung abzugeben. Die einfache Modellbetrachtung soll dazu beitragen, das grundlegende Verständnis über die Nachlaufwirbelentwicklung zu erweitern und Möglichkeiten zur Destabilisierung zu identifizieren.