Projektbeschreibung B4

Neue Leistungsparameter des Hochauftriebs und Skalierbarkeit in Entwurf und Konstruktion können bei künftigen Flugzeugen mit Hilfe aktiver Strömungsbeeinflussung durch Luftausblasung an den Tragflächen und am Leitwerk erreicht werden. Da moderne Strahltriebwerke ohne Wirkungsgradverlust oder Überdimensionierung keine größeren Mengen an Ausblasluft abgeben können, soll diese von elektrisch betriebenen Kompressoren lokal bereitgestellt werden. Die lokale Bereitstellung der Luft nahe dem Ort der aktiven Strömungsbeeinflussung erfordert die Auslegung von kompakten Kompressorsystemen mit hoher Leistungsdichte und einem hohen Wirkungsgrad über einen weiten Betriebsbereich. Außerdem erfordern die dynamischen Vorgänge bei der Nutzung des Ausblasens als Steuergröße am Flugzeug eine schnelle Regelbarkeit der Kompressorsysteme. Aus Gründen der Flugsicherheit müssen die Kompressorsysteme zuverlässig und redundant ausgelegt sein.

Zum Erreichen dieser Ziele werden im hier beschriebenen Projekt die wissenschaftlichen Grundlagen für die Entwicklung kompakter, dynamisch regelbarer und zugleich leichter Kompressorsysteme erarbeitet, die über elektrische Hochleistungsantriebe in den Tragflächen betrieben werden können. Diese Kompressorsysteme müssen über Leistungsdichten und Betriebsbereiche verfügen, die den aktuellen Stand der Technik übersteigen. Die Kompaktheit und Gewichtsersparnis soll durch neue aerodynamische Ansätze und später durch Maßnahmen des Leichtbaus ermöglicht werden. Zusätzlich muss eine schnelle Regelbarkeit der Systeme gewährleistet werden, die bei heutigen Konzepten nicht gegeben ist.

Die zu schaffenden wissenschaftlichen Grundlagen bestehen 1. in aerodynamischen Maßnahmen zur kompakteren Gestaltung von Verdichtern, 2. im kombinierten Einsatz von variablen Vor- und Nachleitbeschaufelungen zur Betriebsbereicherweiterung und verbesserten Regelung der Kompressoren und 3. in neuen Ansätzen der Mehrpunktoptimierung, die zu multidisziplinären Methoden weiterentwickelt werden, um auch den elektrischen Antrieb in die Optimierung einzubeziehen. Auf diesen Gebieten sollen die physikalischen Möglichkeiten und deren Grenzen (1. und 2.) ebenso wie methodische Verbesserungen (3.) grundlegend erforscht werden.