Überblick

Das Institut für Luft- und Raumfahrt an der RWTH Aachen (ILR) unterscheidet zwischen drei Bereichen:

  • Interne Projekte. Diese dienen entweder dem Aufbau weiterer Fähigkeiten am ILR oder der Vorbereitung von neuen geförderten Forschungsvorhaben. Länger dauernde interne Projekte werden von Planstelleninhabern durchgeführt, kürzere je nach Thema von einem Wissenschaftlichen Mitarbeiter oder dem Oberingenieur.
  • Geförderte Projekte. Fördergeber für Projekte des ILR sind die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, die Bundesregierung mit dem Deutschen Luftfahrtforschungsprogramm, und die EU innerhalb ihres 7. Forschungsrahmenprogramms. Bei der DFG wird noch unterschieden zwischen "Normalverfahren", "Sonderforschungsbereich SFB" und "Transregio TR".
  • Industrieaufträge. Dabei handelt es sich meist um kurze Projekte zu einer firmenspezifischen Fragestellung. Für die Durchführung experimenteller Arbeiten stehen Versuchseinrichtungen wie Wind- und Wasserkanäle zur Verfügung. Das ILR verfügt über umfangreiche Erfahrungen auf den Gebieten der Strömungsvisualisierung, der Strömungsmesstechnik (insbesondere 2C-PIV, 3C-PIV und Tomo-PIV) sowie der Lärmpegelmessung. Darüber hinaus können Konzept-, Parameter- und Bewertungsstudien aus dem Bereich Flugzeugentwurf durchgeführt werden.

Im weiteren sind Beispiele aus den drei ILR-Themenschwerpunkten 1. Systemoptimierung, 2. Flugzeugentwurf und 3. angewandte Strömungstechnik dargestellt.

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Kurzvorstellung ausgewählter Projekte

QICE - Konzepte für leise STOL-Kurzstreckenflugzeuge

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QICE-Entwurf mit 4 Propellerantrieben und einer Startstrecke von 600 m
Untersuchung der Start-Lärmkontur des QICE-Entwurfs mit 600 m Startstrecke / Quelle: FH Aachen

Da internationale Hub-Flughäfen an ihre Grenzen stoßen, könnten kleine stadtnahe Regionalflughäfen mit leisen Flugzeugen den Zubringerverkehr übernehmen, um diese im Bereich des Kurzstreckenverkehrs zu entlasten. Hierbei stellen sich immer höhere Anforderungen an die Zubringerflugzeuge bezüglich des Lärms. Zudem müssen sie sich mit einer kurzen Startstrecke begnügen, um in die Luftverkehrsströme der großen Flughäfen problemlos eingereiht werden zu können.

Im Verbundprojekt QICE, (gefördert durch LuFo IV) werden entsprechende Konzepte erforscht. Das ILR entwickelt hierfür einen Konfigurationsalgorithmus, der zu deren Bewertung dient. Außerdem sollen Werkzeuge zur Lärmbewertung zukünftiger Flugzeuge entwickelt werden, um bereits bei Konzept und Entwicklung die Forderung nach geringen Lärmemissionen berücksichtigen zu können. Zur Optimierung der Startstreckenforderung wurden Flugzeugkonzepte für eine Startstrecke von 600 m, 900 m und 1200 m entwickelt und auf ihre ökonomischen und ökologischen Wirkung analysiert.

Es zeigte sich, dass extreme Kurzstartfähigkeit nicht unbedingt zu lauteren Flugzeugen führt, dafür aber Einbußen in der Kraftstoffeffizienz im Reiseflug in Kauf zu nehmen sind.

Optimierung von Luftverkehrssystemen

Boarding-Simulation im Lower Deck einer B-747

Es gibt keine Fortschritte in der Pünktlichkeit von Flugbewegungen in Europa. Der Durchschnittswert in Europa liegt lediglich bei 78,4% (Stand 2008), was auf Grund der schlechten Planbarkeit der Flugbewegungen zu Mehrkosten führt.

Das EU-Projekt ASSET untersucht die Ursachen und entwickelt Lösungsansätze, um den Passagier-, Gepäck- und Flugzeug-Turnaround-Prozess an Flughäfen zu optimieren. Ziel ist es, die Vorhersagbarkeit der Dauer des Turnaround-Prozesses zu verbessern. Am ILR wird hierzu speziell der luftseitige Turnaround-Prozess betrachtet, der alle flugzeugbezogenen Abfertigungsaktivitäten am Gate, bzw. der Außenposition beinhaltet. Hierzu zählen beispielsweise das Ein- und Aussteigen der Passagiere, die Reinigungsarbeiten, das Be- und Entladen der Fracht, usw. Es konnten erhebliche Potenziale in der Effizienzsteigerung wie durch die Umstrukturierung heutiger Prozesse identifiziert werden.

Partner im Projekt sind unter anderem Airbus, Air France, DLR und Athens Airport.

 

Heckströmung einer generischen Raketenkonfiguration

Modellgeometrie (links) und Geschwindigkeitsverteilung im Rezirkulationsgebiet (rechts)

Transportsysteme moderner Trägersysteme im Weltraum ist ein weiteres Forschungsthema. Im Projekt „Technologische Grundlagen für den Entwurf thermisch und mechanisch hochbelasteter Komponenten zukünftiger Raumtransportsysteme“ untersucht das ILR die Nachlaufströmung einer Rakete. 

Da es sich um ein instationäres Strömungsfeld handelt, sind neben den Mittelwerten auch die dynamischen Schwankungsgrößen und Frequenzanalysen von Interesse. Daher werden Messverfahren mit einer hohen zeitlichen Auflösung eingesetzt. Die folgende Abbildung zeigt die Kohärenzspektra von im Heckbereich eingesetzten dynamischen Druckaufnehmern (links) sowie das Autospektrum eines Hitzdrahtanemometers (rechts) im Vergleich. Zu sehen ist u. A. das für einen stumpfen Körper typische „vortex shedding“ bei Strouhal = 0,2.

 

Weitere Informationen:

Dipl-Ing. Ralf Hörnschemeyer,

Tel. 0241-8096804

E-Mail: hoernschemeyer(at)ilr.rwth-aachen.de