Experimentelle Untersuchungen an Wellenreiter-Flügeln im Hyperschallbereich

Es werden die Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen an sechs Wellenreiter-Flügeln (Caret-Wings) mitgeteilt, die in der Hyperschall-Versuchsanlage der Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DFL) bei Machzahlen zwischen Ma[Lemniskate] = 8 und 15 und entsprechenden Reynoldszahlen zwischen Re = 2,7 . 10^6 und 1,4 . 10^5 durchgeführt wurden. Die Flügel besaßen folgende Kenngrößen: Auslegungs-Machzahl zwischen MaA = 6 und 10, Seitenverhältnis [Delta] = 0,8 und 1,6 und Volumen-Parameter zwischen [tau] = 0,0675 und 0,1. Hierbei ist der Volumen-Parameter [tau] definiert als (Flügel-Volumen)/(Flügelfläche)^3/2. Die Messungen umfassen Dreikomponenten-Kraftmessungen, Druckverteilungsmessungen sowie die optische Bestimmung der Stoßlage durch Strömungsaufnahmen. Die gemessenen Beiwerte des Auftriebes cA, des Widerstandes cW und des Nickmomentes um die Flügelspitze cM sowie die gemessenen Druckverteilungen wurden mit der zweidimensionalen Keiltheorie verglichen; dabei ergibt sich durchweg eine gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Messung. Die verbesserte Newtonsche Theorie weist ebenfalls eine gute Übereinstimmung mit den Druckmessungen auf. Die Lage des Verdichtungsstoßes wurde durch Photo-Aufnahmen mit Hilfe eines Differential-Interferometers bestimmt. Dabei zeigt sich, daß Reibungseinflüsse sich stark auf die Form des Verdichtungsstoßes auswirken, und zwar besonders in der Nähe der Vorderkanten des Wellenreiter-Flügels. Die Lage des Verdichtungsstoßes in der Symmetrie-Ebene des Flügels wurde mit einer vereinfachten zweidimensionalen Rechnung verglichen, in der auf einfache Weise Reibungseinflüsse mit berücksichtigt wurden. Die maximal erreichbaren Gleitzahlen liegen etwa zwischen (cA/cW)max = 4 bis 6.