Flugtest für die Flying-V mit Aeroprobe-Messsystem

Strömungsmesssystem liefert wichtige Daten für den neuen Prototypen

TU Delft Test Flight Flying V
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Ein Team der niederländischen Technische Universität Delft hat jetzt ein neues, innovatives Flugzeug entworfen. Die Flying-V (fliegendes V) verfügt über eine einzigartige Konstruktion, bei der die Passagierkabine, das Frachtdeck und die Treibstofftanks in den Tragflächen integriert sind. Aufgrund der besseren aerodynamischen Form und ihres geringeren Gewichts verbraucht die Flying-V 20% weniger Treibstoff als ein Airbus A350. Dies macht sie zu einem äußerst energieeffizienten Langstreckenflugzeug.

Die Gewinnung möglichst genauer Testdaten ist bei der Entwicklung eines neuen Flugzeugmodells von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund hat die TU Delft mit Althen Kontakt aufgenommen, um sich über passende Staudrucksonden und Strömungsmesssysteme von Aeroprobe zu informieren. Zur Verarbeitung der Daten fiel die Wahl auf ein Messsystem bestehend aus Mehrlochsonden zur Strömungsmessung sowie einen Micro-Airdata Computer. Die Staudrucksonden wurden in das maßstabgetreue Modell der Flying-V implementiert.

Mit einem Testflug wollten die Forscher das Flugverhalten der Flying-V überprüfen. Das Modell wurde an Bord mit Beschleunigungssensoren und den Aeroprobe-Strömungsmessern ausgerüstet, die die Bewegungen während des Fluges genau überwachen. Zusammen mit den Daten aus den Windkanalversuchen und den Computermodellen, die die Aerodynamik berechnen, sind die Informationen aus den Flugversuchen wesentlich, um das Verhalten einer Flying-V in Originalgröße vorherzusagen. Darüber hinaus helfen die Testflüge bei der Grundlagenforschung zu maßstabsgetreuen Flugtests für neue, unkonventionelle Flugzeugtypen.

Erfolgreicher Erstflug für TU Delft Flying-V

Im Sommer 2020 absolvierte das maßstabsgetreue Modell der Flying-V einen erfolgreichen erste Flug. Im Juli reiste ein Team von Forschern, Ingenieuren und einem Drohnenpiloten der Technischen Universität (TU) Delft zum Luftwaffenstützpunkt Faßberg in Deutschland, um das 22,5 kg schwere und 3 Meter lange Modell auf seinen ersten Testflug zu schicken.

Während des Tests wurde das Modell über eine Funkverbindung gesteuert. Für einen optimalen Test musste das Flugzeug starten, eine Reihe von Testmanövern durchführen und landen, sobald die Akkus fast leer waren. Damit wollte das Projektteam zeigen, dass das Flugzeug auf der Grundlage des vorhergesagten flugmechanischen Verhaltens einen nachhaltigen Flug durchführen kann. Gleichzeitig sollen umfangreiche Daten über die Flugeigenschaften gesammelt werden.

Das Ergebnis

Während der Tests übertrug die Flying-V kontinuierlich Daten wie beispielsweise die Geschwindigkeit, die Höhe und den Winkel des Flugzeugs an die Bodenstation. Der Flug selbst dauerte zwar nur fünf Minuten, doch die Forscher waren mit diesem ersten Versuch mehr als zufrieden. Der Flug lieferte eine Menge interessanter Daten und Erkenntnisse, wie beispielsweise:

  • Die Rotation beim Start war gering und erfolgte bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h. Das Flugzeug hatte ausreichend Schub und die Fluggeschwindigkeiten sowie der -winkel entsprachen den Prognosen.
  • Der Schwerpunkt des Flugzeugs lag etwas weiter hinten als berechnet. Das Team brachte für den Flug zusätzliches Gewicht in der Flugzeugnase an und setzte das Fahrwerk etwas weiter vorne ein um die Stabilität zu verbessern.
  • Das aktuelle Design zeigt Wackelbewegungen, auch „Dutch Roll“ genannt. Die Tragflächen können hierdurch nicht komplett horizontal gehalten werden – die Folge war eine sehr harte Landung, bei der das Bugfahrwerk abbrach. Aerodynamische Berechnungen hatten dies bereits vorhergesagt. Der Nachweis in einem realen Flug ermöglicht nun die Anpassung des maßstabsgetreuen Modells. Ohne den Einsatz genauer Sensoren zur Strömungsmessung (insbesondere des Seitenschlupfwinkel) ist es kaum möglich, diese Art von Bewegung zu erkennen und zu berechnen, sowie eine Lösung hierfür zu finden.

Fliegen unter dynamischen Bedingungen

Damit die Wissenschaftler zuverlässig vorhersagen können, wie sich ein Flugzeug später beim Flug unter dynamischen Bedingungen verhält, sind Tests mit maßstabsgetreuen Modellen unerlässlich. Die Testergebnisse sind ausschlaggebend für die Weiterentwicklung der Flying-V. Beispielsweise könnte der Einbau eines so genannten Gier-Dämpfers (Stabilitätsverbesserungssystem) oder eine Veränderung der Tragflächen-Konstruktion das Dutch Roll-Problem lösen.

Das Delfter Team wird die gesammelten Forschungsdaten aus dem Testflug nutzen, um ein aerodynamisches Modell des maßstabsgetreuen Flugmodells zu erstellen. Dieses wird die Möglichkeit bieten, genau zu berechnen, in welcher Weise das Modell für die nächsten Flugtests angepasst werden muss. Ein weiterer Schritt wir die Ausstattung der Flying-V mit einem nachhaltigen Antrieb sein. Beim nächsten Testflug wird das Aeroprobe-Messsystem erneut eingesetzt, um relevante Daten zu erfassen.

Quellen: