DE19938317A1 - Oberflächengestaltung zur Unterstützung des Selbstreinigungseffekts von Flugzeugteilen - Google Patents
Oberflächengestaltung zur Unterstützung des Selbstreinigungseffekts von FlugzeugteilenInfo
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Abstract
Gestaltung, insbesondere der Oberfläche von Flugzeugteilen, die den Selbstreinigungseffekt von Oberflächen von Flugzeugteilen während des Fluges unterstützt, bestehend aus einer im Mikrometerbereich an ausgewählten Positionen vorhandenen, spezifisch unebenen Schicht, die im Zusammenhang mit Luftströmungen Reinigungseffekte bewirkt, ohne die Laminarität der Luftströmung zu beeinträchtigen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gestaltung, insbesondere von Oberflächen von Flugzeugteilen, die einen
Selbstreinigungseffekt von Oberflächen der Flugzeugteile während des Fluges unterstützt, bestehend
aus einer im Mikrometerbereich an ausgewählten Positionen vorhandenen, spezifisch unebenen
Schicht, die im Zusammenhang mit Luftströmungen Reinigungseffekte bewirkt, ohne die Laminarität
der Luftströmung zu beeinträchtigen.
Flugzeuge benötigen einen großen Teil ihrer Leistung, um Luftwiderstände zu überwinden. Reduziert
man diesen Luftwiderstand - etwa durch Erzeugung laminarer Umströmung wesentlicher Teile des
Flugzeugs -, hat dies u. a. geringeren Treibstoffverbrauch zur Folge.
In der Konsequenz kann die zu transportierende Nutzlast erhöht und/oder die Reichweite vergrößert
werden.
Entwurfsaerodynamiker sind in der Lage, wesentliche Zonen, wie Tragflügel oder den Flugzeugrumpf
so zu gestalten, daß sie im Flugbetrieb die erforderliche laminare Umströmung aufweisen könnten.
Unter Laborbedingungen werden mit diesen Formen gute Ergebnisse erzielt. In der Praxis treten je
doch Umstände auf, die den Einsatz dieser Techniken verhindern.
Verschmutzen z. B. Insekten die umströmten Flugzeugteile, bildet sich auf den Flugzeugteilen eine
Rauhigkeit aus, die die Grenzschicht (Fig. 1) der Umströmung überragt und Turbulenzen in den
darüberliegenden Strömungsschichten erzeugt. Eine Verschmutzung mit Insekten tritt regelmäßig in
den niedrigeren Luftschichten, also nach dem Start und vor der Landung auf.
Es sind mechanische Einrichtungen bekannt, die Verunreinigungen an den Flügeln während des
Fluges beseitigen können. Diese Einrichtungen weisen den Nachteil einer mechanisch aufwendigen
Konstruktion auf, die zudem selbst die Ursache ungünstiger Strömungsbeeinflussung sein kann.
Durch spezielle Konstruktionen (DE 40 16 850 A 1) wird der schädliche Einfluß mechanischer Reini
gungsanlagen durch Nischen oder Kammern, in die das Tragflügelreinigungsgerät während der Ruhe
phasen eingezogen ist, reduziert. Nachteil derartiger Lösungen ist, daß die Verwendung im Bereich
der Flugzeugflügel möglich, aber für den Bereich der Leitwerke nur sehr aufwendig zu realisieren ist.
Weitere Konstruktionen (WO 96/4242, US 4813631) zielen auf das Absaugen turbulenter Schichten
durch Löcher in der Oberfläche von Flugzeugteilen. Um diese Löcher vor Verschmutzung zu schützen,
wird entweder eine Folie über den Bereich des Flügels gespannt, die sich mittels Aufwickelvorrichtung
bewegen läßt, oder der perforierte Bereich in eine geschützte Stellung verbracht.
Andere Einrichtungen befeuchten den Flügel während der Steig- und Sinkphasen, so daß die In
sektenreste durch das Zusammenwirken von Luftstrom und geringer Haftung auf dem angefeuchteten
Flugzeugteil entfernt werden. Nachteilig ist bei einer solchen Konstruktion die kostenintensive Mikro
perforation der Flugzeugteile. Zudem muß die benetzende Flüssigkeit, deren Beschaffungskosten
ebenfalls zu berücksichtigen sind, von dem Flugzeug mitgeführt werden.
Insgesamt sind die oben angeführten Systeme sehr aufwendig und finden fast ausschließlich im
Bereich Segelflug Anwendung.
Aktuelle Entwicklungen aus dem Bereich der Oberflächenbeschichtung zielen darauf ab ab, die Ver
schmutzung von Oberflächen zu verhindern.
In einem bekannten Verfahren dieser Art (WO 96/04123) wird die Selbstreinigungseigenschaft von
Oberflächen entweder durch die Schaffung entsprechender Oberflächenstrukturen bereits bei der Her
stellung der Oberflächen aus hydrophoben Polymeren oder hydrophobierten Materialien auf der
Oberfläche erzeugt. Auch eine Silanisierung von Oberflächen, welche die erforderliche Struktur auf
weisen und zunächst hydrophil sind, wird vorgeschlagen. Das Oberflächenmaterial kann dann mit den
reaktiven Gruppen der Silane reagieren, so daß die Oberfläche nun durch die Reste der Silane
gebildet wird.
Im wesentlichen wird darauf abgezielt, daß auftretende Verschmutzung durch den Kontakt mit Flüssig
keiten - vorzugsweise Wasser in der Form von Niederschlag - ohne den Einsatz weiterer Reinigungs
mittel entfernt werden kann.
Zudem kennzeichnet die genannten Erfindungen, daß ihr vorwiegender Einsatz im statischen Bereich,
wie z. B. zur Wand- und Dachziegelbeschichtung (DE 1997 46 053 A1), zu sehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschmutzung von Flugzeugteilen durch Insekten zu
verhindern, indem eine Beschichtung auf die Flugzeugteile aufgebracht wird, wobei die laminare Um
strömung des Flugzeugteiles erhalten bleibt; die Haftung auftreffender Insektenkörper soll dadurch
verringert werden. Infolgedessen wird die Verschmutzung durch Insekten stark reduziert und eine
Reinigung der Flugzeugteile durch den Luftstrom ohne weitere mechanische oder chemische Mittel
bewerkstelligt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontamination von Flugzeugteilen
durch die Verminderung der Kontaktfläche für die auftreffenden Insekten mittels einer für die unge
störte Laminarströmung subkritischen Rauhigkeit reduziert wird, indem auf dem Flügel eine Beschich
tung aufgebracht wird, die neben einer Grundstrukturierung (Fig. 2) durch Partikel der Größenord
nung von 5 bis 60 µm eine Feinstrukturierung (Fig. 3) durch Partikel mit einem Durchmesser von 1
bis 20 µm aufweisen kann und die in ihrer vertikalen Struktur den an spezifischen Flugzeugteilen
herrschenden Strömungsverhältnissen während des Fluges angepaßt ist.
Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Beschichtung von Flugzeugteilen werden anhand der
Zeichnungen in einigen Ausführungsformen beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Grenzschicht,
Fig. 2 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Beschichtung,
Fig. 3 das Prinzip erfindungsgemäßer Beschichtungen, die neben ihrer Grundstruktur noch
eine Feinstruktur aufweisen,
Fig. 4 die mögliche Positionierung erfindungsgemäßer Beschichtungen auf einem
Flugzeugteil,
Fig. 5 die mögliche Positionierung erfindungsgemäßer Beschichtungen auf einem anderen
Flugzeugteil.
H. . . Haftbedingung
δ(x). . . Grenzschichtdicke
u(z). . . Geschwindigkeitsprofil in der Grenzschicht
δ(x). . . Grenzschichtdicke
u(z). . . Geschwindigkeitsprofil in der Grenzschicht
Claims (3)
1. Beschichtung für luftumströmte Bauteile, insbesondere Flugzeugteile, mit einer für eine laminare
Luftströmung subkritischen, jedoch Insektenbesatz vermindernden Oberflächenrauheit, deren
Rauhtiefe im Bereich von 1 µm-60 µm liegt.
2. Beschichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grundstruktur mit einer Rauhtiefe im
Bereich von 5 µm-60 µm und durch eine die Grundstruktur überlagernde Feinstruktur mit einer
Rauhtiefe im Bereich von 1 µm-20 µm.
3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe durch in die
Beschichtung eingebrachte Partikel entsprechender Durchmesser gebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19938317A DE19938317A1 (de) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | Oberflächengestaltung zur Unterstützung des Selbstreinigungseffekts von Flugzeugteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19938317A DE19938317A1 (de) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | Oberflächengestaltung zur Unterstützung des Selbstreinigungseffekts von Flugzeugteilen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19938317A1 true DE19938317A1 (de) | 2001-02-15 |
Family
ID=7918231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19938317A Withdrawn DE19938317A1 (de) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | Oberflächengestaltung zur Unterstützung des Selbstreinigungseffekts von Flugzeugteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19938317A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008134151A2 (en) | 2007-04-25 | 2008-11-06 | The Boeing Company | Laminar flow surfaces with selected roughness distributions, and associated methods |
US7866609B2 (en) | 2007-06-15 | 2011-01-11 | The Boeing Company | Passive removal of suction air for laminar flow control, and associated systems and methods |
-
1999
- 1999-08-12 DE DE19938317A patent/DE19938317A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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