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Messtechnik DLR erforscht Strömungswiderstand mittels berührungsloser Messtechnik

| Redakteur: Jan Vollmuth

Das (DLR) nutzt berührungslose Messtechnik für die anwendungsorientierte Luftfahrtforschung. Um etwa den Strömungswiderstand von Flugzeugoberflächen zu erforschen, setzt das DLR unter anderem optische Messsysteme von GOM an einem Airbus A320 ein.

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GOM unterstützt die Luft- und Raumfahrtforschung des DLRs durch präzise Messungen der Bauteilgeometrien.
GOM unterstützt die Luft- und Raumfahrtforschung des DLRs durch präzise Messungen der Bauteilgeometrien.
(Bild: GOM)

Um Flugzeuge in Zukunft energieeffizienter und umweltfreundlicher zu gestalten, nutzt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen Airbus A320 als flexible Versuchsplattform. Durch verschiedene Versuche an dem Flugzeug sollen Technologien entwickelt werden, die zur Reduzierung des Treibstoffverbrauches und damit auch von umweltschädlichen CO2-Emissionen beitragen.

Konzentration auf den Strömungswiderstand

Dafür konzentriert sich das DLR auf den Effekt von Oberflächengeometrien auf den Strömungswiderstand. Anhand eines Höhenleitwerkes des ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) soll dieser Effekt erforscht und somit die Aerodynamik von Flugzeugen verbessert werden.

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Entscheidend für die Entwicklung verbesserter Bauteile ist es, die Geometrie dahingehend zu optimieren, dass möglichst wenig Strömungswiderstand entsteht. Die Oberflächenreibung an Tragflächen und Flugzeugrumpf bremst das Flugzeug aus, was einen höheren Treibstoffverbrauch zur Folge hat. Der Widerstand ist abhängig davon, ob die Strömung, die die Flugzeugteile umgibt, laminar oder turbulent ist. Während turbulente Strömungen Verwirbelungen aufweisen und dadurch eine größere Grenzschicht bilden, treten bei laminaren Strömungen keine Turbulenzen auf, was zu einer dünnen Grenzschicht führt. Je größer eine Grenzschicht ist, desto größer wird auch der Reibungswiderstand, welcher mit einem erhöhten Treibstoffverbrauch kompensiert werden muss. Die Forschung des DLRs zielt deswegen darauf ab den Widerstand zu minimieren, indem die Strömung möglichst lange laminar gehalten wird.

Erforschung des Umschlagpunktes

Um den Umschlagpunkt von laminarer zu turbulenter Strömung zu erforschen und in einem weiteren Schritt zu beeinflussen, haben die Mitarbeiter des DLRs zunächst einen Teil des Leitwerkes mit einer Folie abgeklebt. Die Folie weist eine definierte Rauigkeit auf, die die Tragflächenoberfläche insgesamt homogener macht. Zudem wurden Welligkeiten und andere Einflussfaktoren wie Schweißnähte und Nieten verspachtelt und begradigt. Anschließend ist der bearbeitete Bereich mit den optischen Messsystemen von GOM berührungslos und flächenhaft vermessen worden.

Um erste 3D-Koordinaten des Objektes zu erfassen, wurde das Leitwerk des ATRA zunächst mit dem portablen Tritop-System eingemessen. Dieses bedeutet eine erhebliche Zeitersparnis und erhöht die Messgenauigkeit. Anschließend erfolgte die Messung durch das flexible 3D-Messsystem Atos Triple Scan, welches von einem Gerüst auf Höhe der zu messenden Tragfläche aus betrieben wurde. Die portablen Messsysteme von GOM sind auch unter Werks- und Produktionsbedingungen einsetzbar und realisieren damit das Prinzip „Messgerät kommt zum Messobjekt“.

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