Experimenteller Einsatz von Mini-Klappen am Profil VC-Opt bei transsonischen Geschwindigkeiten

Der Einsatz von Mini-Klappen wurde am zweidimensionalen Profil VC-Opt im Transsonischen Windkanal Gottingen (TWG) experimentell untersucht. Gurney Flaps und divergente Hinterkanten haben trotz ihrer minimalen ggeometrischen Abmase einen grosen Einfluss auf die transsonische Umstromung des VC-Opt-Profils und wirken grundsatzlich auf gleiche Weise: Eine starke Stromungsumlenkung um die Mini-Klappe bewirkt zum einen eine Zirkulationszunahme verglichen mit dem Basisprofil und zum anderen die Bildung eines Totwassergebiets stromab der Hinterkante. Erstes fuhrt zu einer stromabwartigen Ausdehnung des Uberschallfeldes, zweites zu einer Aufspreizung der Druckverteilung an der Hinterkante und damit zu erhohtem Rear-Loading. Beide Effekte bewirken eine mit der Klappenhohe h/c anwachsende Auftriebszunahme, so dass der Maximalauftrieb am VC-Opt-Profil gegenuber der Basiskonfiguration deutlich ansteigt. Das Nickmoment nimmt ab, der Minimalwiderstand zu und das Einsetzen von Stromungsablosung wird durch die Verwendung von Mini-Klappen zu hoheren Auftriebsbeiwerten verschoben. Bei konstantem Auftrieb bewirken die Mini-Klappen eine Verlagerung der Auftriebserzeugung in den hinteren Profilbereich, was zu einer Verkleinerung des Uberschallfeldes und damit zur Abschwachung des Verdichtungsstoses fuhrt. Im mittleren und oberen ca-Bereich kann somit der Profilwiderstand reduziert und damit eine Verbesserung der Gleitzahl erreicht werden. Neben einer Erhohung der maximalen Gleitzahl wird durch eine variable Hohe eine deutliche Verbreiterung des gunstigen Einsatzbereichs des VC-Opt-Profils hinsichtlich der Gleitzahl erzielt. Die divergente Hinterkante erweist sich als besseres der beiden Mini-Klappen-Typen bei transsonischen Geschwindigkeiten. Die zusatzliche Rampe bewirkt eine Fuhrung der Stromung und fuhrt zu einer gleichmasigeren und schwacheren Stromungsumlenkung im Vergleich zur Gurney Flap gleicher Hohe, wodurch geringfugig weniger Auftrieb, aber deutlich weniger viskoser Widerstand produziert werden. Dieses resultiert in einer weiteren Verbesserung der maximalen Gleitzahl. Die Nickmomentenanderung wird zusatzlich um bis zu 22% verringert. Besonders der Einsatz einer divergenten Hinterkante als Element eines adaptiven Flugel zeigt sich als sinnvoll, da die Adaption von Hohe und Lange ein Optimum an aerodynamischer Leistung bereitstellt. Erstes kontrolliert im wesentlichen den Auftrieb, mit letzterem kann der Widerstand minimiert werden.