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TU Berlin

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Auswirkungen von Wirbelschleppen sehr großer Transportflugzeuge auf nachfolgende Flugzeuge

Lupe

Dieses Projekt wurde von der DFG in den Jahren 1999 - 2002 gefördert und ist abgeschlossen.

Im Zusammenhang mit zwei Forschungsprojekten wird der Einfluss von Wirbelschleppen auf in diese einfliegende Flugzeuge untersucht. Innerhalb dieser Projekte wird u.a. die A340 Simulationsumgebung am ILR so erweitert, daß Versuche unter Einschluss von Piloten möglich werden.

Die hinter jedem Auftrieb erzeugenden Flugzeug entstehenden Wirbelschleppen können auf nachfolgende Flugzeuge erhebliche Auswirkungen haben. Einige Flugunfälle der vergangenen Jahre, insbesondere innerhalb der Sportfliegerei, haben dies auf spektakuläre Weise deutlich gemacht. Fliegt ein Flugzeug in die räumlich begrenzte Wirbelschleppe eines anderen Flugzeuges ein, so können außerordentlich große zusätzliche aerodynamische Kräfte und Momente die Folge sein, die von den Piloten des einfliegenden Flugzeuges unter Umständen nur mit großer Mühe ausgeglichen werden können. Um die Gefahr gefährlicher Vorfälle zu minimieren sind im Bereich der kontrollierten Verkehrsluftfahrt daher bereits seit vielen Jahren minimale Längsstaffelungen zwischen zwei Flugzeugen vorgeschrieben. Diese Vorschriften orientieren sich einzig am zulässigen Maximalgewicht (MTOW) der beteiligten Flugzeuge und berücksichtigen keinerlei andere, die Wirbelentwicklung und -abschwächung beeinflussenden Effekte. Da die notwendig einzuhaltenden Staffelungen die knappen Kapazitäten von Luftraum und Verkehrsflugplätzen einschränken, wird der Entstehung und dem Einfluss von Wirbelschleppen auf nachfolgende Flugzeuge seit einigen Jahren besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Ziel vielfältiger Forschungen in Europa und den USA ist, die Phänomene der Wirbelerzeugung und des Wirbelschleppeneinflusses soweit zu erforschen, daß die aus Sicherheitsgründen vorzuhaltenden Längsstaffelungen flexibler und, auf Grundlage genauerer Kenntnisse, gegebenenfalls verringert werden können. Die Forschung zu diesem Thema läßt sich in drei Bereiche aufteilen:

  1. Wirbelvermeidung - Entwicklung von Flugzeugen mit günstiger Wirbelcharakteristik
  2. Wirbelvorhersage und -erkennung - Entwicklung von Methoden zur Abschätzung des Wirbelverhaltens, z.B. in Abhängigkeit meteorologischer Kennwerte
  3. Wirbelberücksichtigung - Entwicklung von Methoden zur Erhöhung der Sicherheit bei Einflug in eine Wirbelschleppe

Am Fachgebiet werden insbesondere die folgenden Grundlagen bearbeitet:

  • Physikalische Abbildung des Einflusses einer Wirbelschleppe auf die aerodynamische und flugmechanische Charakteristik eines einfliegenden Flugzeugs ("encounter aerodynamics")
  • Untersuchung der sicherheitsrelevanten Haupteinflußgrößen - Definition von "worst-case encounters"
  • Implementation von numerischen Programmen zur Darstellung des Wirbelschleppeneinflusses in Flugsimulatoren (z.B. A330, Do228 FFS)
  • Flugeigenschaftsuntersuchungen unter Einschluß von Piloten bei simulierten Einflügen in Wirbelschleppen

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