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23.03.2008
Autor ae

Durchbruch in der Strömungssimulation

Wissenschaftlern gelang der Durchbruch in der Simulation von Randwirbeln an Flugzeugen, einer bislang schwer berechenbaren Luftverwirbelung an den Tragflächen. Aerosecure folgte der Frage, ob somit zukünftig auch Sicherheitstrainings für die Piloten in Flugsimulatoren realistischer dargestellt werden können und sich so die Flugsicherheit durch routinierteres Verhalten der Crew weiter erhöhen lässt.

Was sind Randwirbel?

Randwirbel, sogenannte „wake turbulences“ sind Luftströmungen, die an Flugzeugen entstehen. Zwischen der Unter- und der Oberseite einer Tragfläche herrscht ein Druckunterschied, durch den sich im Allgemeinen am Ende des Flügels Luftwirbel bilden, da sich der Druck hier ausgleichen kann. Diese Verwirbelungen können sich (je nach Flugzustand) zu einem Randwirbel aufrollen.

Entstehung von Randströmungen
Entstehung von Randströmungen an den Spitzen der Tragflächen.


Durchbruch in der Simulation

Bislang waren Berechnungen dieser Strömungen nur sehr ungenau möglich. Wissenschaftlern der ETH Zürich und des IBM Research Laboratory in Rüschlikon gelang aber nun mit Hilfe von Hochleistungscomputern den Nachlauf und die Wirbel genauer und schneller zu simulieren.

Mit dieser neuen Methode können Randwirbel für den Moment des Starts oder der Landung mit einer 100 bis 1000 mal höheren Exaktheit simuliert werden, als bisher. Die neuen Forschungen zeigen außerdem, wie es dazu kommen kann, dass diese Luftstrudel instabil werden.

Wirbelstrom am Flugzeug
Hier ist die Wirbelstromentstehung bei einer im Nebel anfliegenden Maschine sichtbar.


Kein Vorteil für Flugsimulatoren

Wie Aerosecure vom Flugsimulatorhersteller „Diamond Simulation“ erfuhr geht es hierbei aber in erster Linie um einen Durchbruch in der Strömungssimulation, nicht in der Flugsimulation. Die dafür erforderliche Rechenzeit ist für die Flugsimulation immer noch zu groß und daher kann dieser Ansatz noch nicht benutzt werden. Die Ergebnisse aus der Wake-Turbulence-Forschung kommen also vor allem Flugzeugkonstrukteuren zugute, die die physikalischen Eigenschaften von Flugzeugen (vor allem der Tragflächen) optimieren wollen.

Heinz Wundling, unser Experte von Diamond Simulation erklärte uns, dass schwierige Windverhältnisse im Simulator aber auch bislang schon sehr exakt trainiert werden können: durch einprogrammierte, statische Windverhältnisse und Turbulenzen wird ein ausreichend realistischer Effekt für die Piloten erzeugt. Diese Windeinfluss-Parameter werden ständig verbessert, so dass auch die seltensten Strömungsereignisse eingegeben werden können.

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