Flugzeuggesamtentwurf mit Zirkulationskontrolle am Hochauftriebssystem

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung des Gesamtentwurfsprozesses zur Abbildung von Hochauftriebssystemen mit Zirkulationskontrolle. Derartige Systeme könnten bei zukünftigen Verkehrsflugzeugen den Einsatz von kleineren Flughäfen aus ermöglichen, womit große Flughäfen entlastet und die Gesamtreisezeit bei Direktflügen zwischen Städten gesenkt werden könnte. Als erstes werden die Entwicklung und der aktuelle Stand von Gesamtentwurfsverfahren dokumentiert. Anschließend wird die Aufgabe und Wirkungsweise von Hochauftriebssystemen an Verkehrsflugzeugen dargestellt. Für aktive Systeme wird eine Übersicht über die historische Entwicklung und den aktuellen Stand gegeben, aus der hervorgeht, dass die verschiedenen Technologien trotz nachgewiesenen großen Leistungspotentials bisher kaum zur Anwendung gekommen sind. Die mit der praktischen Umsetzung verbundenen Schwierigkeiten lassen sich nur reduzieren, wenn eine einzusetzende Technologie bereits in den frühen Entwurfsphasen angemessene Berücksichtigung findet. Als besonders effiziente Technologie wird die Zirkulationskontrolle zur eingehenderen Betrachtung ausgewählt. Sie beruht auf dem Ausblasen eines dünnen Luftstrahls am Knie einer einfachen Drehklappe zur Nutzung des Coanda-Effekts, wodurch gleichzeitig der erreichbare Auftriebsbeiwert erhöht und der Nullwiderstandsbeiwert gesenkt wird. Auf der Grundlage eines bestehenden Gesamtentwurfsverfahrens wird die Implementierung der notwendigen Erweiterungen zur Berücksichtigung der Zirkulationskontrolle im Detail beschrieben. Die Ergebnisse der durchgeführten Gesamtentwurfsanalysen zeigen die unmittelbaren Auswirkungen der Zirkulationskontrolle im Gesamtentwurf ebenso wie die Vergrößerungseffekte, so dass insgesamt eine wesentlich umfassendere Beurteilung des Systems ermöglicht wird als in einer monodisziplinären Studie. In der Diskussion lassen sich die beobachteten Effekte stets auf plausible Ursachen zurückführen, was dafür spricht, dass die eingeführten Modelle zur Abbildung von Hochauftriebssystemen mit Zirkulationskontrolle geeignet sind.