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Luftfahrtfortschung

NASA führt Überschall-Testflüge durch

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Die amerikanische Aeronautik- und Raumfahrtbehörde will mit einer Reihe von Flugtests Technologien untersuchen, die künftige Überschallflugzeuge effizienter machen sollen.

Die Überschall-Testflüge, die im März beginnen sollten, werden am NASA Armstrong Flight Research Center in Edwards, Kalifornien mit einer F-15 durchgeführt. Sie dienen der Vorbereitung einer möglichen Entwicklung eines Überschallflugzeugs.

Im Rahmen des Projekts „Commercial Supersonic Technology“ (CST, kommerzielle Überschalltechnologie) untersucht die NASA Möglichkeiten, den lauten Überschallknall zu minimieren und andere technische Hindernisse für künftige kommerzielle Überschallflugzeuge zu überwinden.

Eines dieser Hindernisse ist nach Angaben der NASA der Treibstoffverbrauch. Aufgrund des Interaktion der Strömung mit der Flugzeugoberfläche kommt es bei Überschallgeschwindigkeit zu einem starken Reibungswiderstand, der rund die Hälfte des Gesamtwiderstands ausmacht. Mit den Flugversuchen will die NASA Lösungen untersuchen, die diesen Reibungswiderstand reduzieren und so die Treibstoffeffizienz erhöhen. Es geht vor allem darum, eine laminare Strömung auf den stark gepfeilten Tragflächen zu erreichen.

Strömung wird durch kleine Punkte beeinflusst

Der Testartikel (schwarz) mit den DREs wird unter der F-15 montiert. Foto und Copyright: NASA/Ken Ulbrich

Stark gepfeilte Tragflächen sind nötig, um den Überschallknall zu minimieren. Die Pfeilung führt aber gleichzeitig zu Strömungsstörungen über die gesamte Spannweite, was in turbulenter Strömung, zunehmendem Widerstand und letztlich höherem Treibstoffverbrauch resultiert. Dieses Problem will die NASA durch ein Feld kleiner Punkte an der Flügelvorderkante, so genannter verteilter Rauheits-Elemente (distributed roughness elements, DRE), in den Griff bekommen. Sie sollen die Strömungsstörungen verringern und den Übergang zur turbulenten Strömung verzögern. So soll die Strömung länger und über einen größeren Teil des Flügels laminar anliegen.

Verschiedene DRE-Muster wurden bereits im Windkanal getestet und sollen nun bei den Flugversuchen erprobt werden. Dazu wird ein Testartikel an der Rumpfunterseite der F-15 montiert. Die Strömung wird dabei mithilfe einer Infrarot-Kamera beobachtet. „Laminare Strömung im Überschallflug ist so etwas wie ein ungreifbarer Heiliger Gral für Aerodynamiker“, sagt der CST-Projektmanager Peter Coen. „Dieser Test, wenn auch Grundlagenforschung, ist ein wichtiger Schritt zur Erreichung der CST-Treibstoffeffizienz-Ziele für leise Überland-Überschall-Verkehrsflugzeuge.“

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