Articles

Hullámellenállás csökkentése aeroszkópokkal transzszonikus szárnyakon

A hullámellenállás és a lökés okozta határrétegleválás fontos kérdései a transzszonikus szárnyak körüli áramlásoknak. Transzszonikus sebességeknél a szárnyak felett lokálisan kialakuló szuperszonikus áramlási rezsimnek lökéshullám vet véget. Ez különösen a terven kívüli repülési körülmények között történik, és hullámellenállást eredményez. Ezenkívül a lökés-határréteg kölcsönhatás a határréteg leválását okozhatja, ami további veszteségekhez és végül buffetinghez vezethet. Ezek a jelenségek korlátozzák a repülőgépek maximális gazdasági utazósebességét. A transzszonikus áramlási rendszer negatív hatása mérsékelhető a szárny feletti szuperszonikus tartományt lezáró lökés szabályozásával. A múltban számos különböző, például passzív szellőzésen (perforált lemezek, rések, hornyok), aktív szíváson, kontúrdudorokon vagy adaptív falakon alapuló koncepciót dolgoztak ki. Ezek a szabályozási módszerek többnyire kétdimenziós megközelítésen alapulnak, azaz a szabályozási eszközöket egységesen alkalmazzák a teljes fesztávolság mentén. A közelmúltban kimutatták, hogy a háromdimenziós szabályozó eszközök is pozitívan befolyásolják a felhajtóerőt és a légellenállást. Mindezen megközelítések közös jellemzője, hogy a lökésszabályozásra szolgáló intézkedéseket közvetlenül a szárny felületén alkalmazzák. A lökéshullám szabályozása azonban úgy is lehetséges, hogy külső eszközöket helyeznek a szárny felülete fölé a szuperszonikus áramlási tartományba. Ez utóbbi koncepciót, amely a tompa testeken alkalmazott aeroszkópokéval rokon, vizsgáljuk jelen dolgozatban. A közvetlenül a szárny felületén alkalmazott áramlásszabályozó intézkedésekhez hasonlóan az aerospike-ok alapgondolata a nyomásemelkedés elérése ferde és normál lökések rendszerén keresztül, egyetlen normál lökés helyett, így csökkentve a hullámveszteségeket. Ebben a vizsgálatban ferde lökéseket hoztak létre a szárny feletti szuperszonikus áramlás megzavarásával. Egy tesztsorozatban a göttingeni DNW-TWG-ben egy transzszonikus szárny fölött elhelyezett különböző tüske alakú testek hatékonyságát vizsgálták. A nyomásmérések mellett egy színes schlieren rendszert is felállítottak, amely információt szolgáltatott a tüskéknek az áramlási mezőre gyakorolt hatásáról. A következőkben a transzszonikus szárnyakon lévő aerospike-ok első alapjait ismertetjük. Ezután a szélcsatorna-kísérletek ismertetése, valamint a mérési eredmények bemutatása és megvitatása következik. Ezt követi a következtetés.