Grenzschichtausblasung

Ihre geringen Widerstände erreichen moderne Tragflügelprofile dadurch, dass die anströmende Luft einen großen Bereich der Flügeltiefe als reibungsarme Schichtenströmung passiert. Dieser “laminar” genannte Zustand der wandnahen Strömung wird begünstigt, wenn die größte Dicke des Profils zurückverlegt ist. Damit einher geht jedoch, dass sich das Profil über eine kürzere Strecke wieder verjüngen muss, um auf die Endkantendicke zu kommen. In diesem Bereich muss sich auch der statische Druck wieder erhöhen, um auf das Niveau der freien Atmosphäre zu kommen.

Ist der Druckanstieg zu hoch, kommt es zu einer Ablösung. Im Gebiet der Ablösung entstehen vielfache Wirbel und Rückströmungen. Der Nachteil laminarer Strömung ist, dass sie nur geringere Druckanstiege zu verkraften mag, als eine turbulente Strömung.  Wenn eine  laminare Strömung ablöst, schlägt sie in eine turbulente um, wodurch sie sich in den Fällen moderater Anstellwinkel wieder an die Profilkontur anlegt. Eventuell sogar ohne sich ein zweites mal abzulösen. Dieses Phänomen wird als Ablöseblase bezeichnet. Sie stört die Geschwindigkeits- und Druckverteilung am Profil und führt zu erhöhtem Widerstand.

(bei unseren Profilen bildet sich die Blase, anders als in der Zeichnung, auf der Profilunterseite!)

Aus diesem Vorgang wird auch bereits eine Abhilfe deutlich: Um die widerstandsträchtige Blase zu vermeiden, muss die wandnahe, laminare Strömung kurz vor Erreichen des Ablösepunktes in ein turbulente umgewandelt werden. Zwar ist der Reibungswiderstand einer turbulenten Strömung höher als einer entsprechenden laminaren, aber geringer als einer Ablöseblase.

Als Turbulatoren verwendet man üblicherweise Zick-Zack-Band, Noppenband oder sogenannte Blasturbulatoren (nach DLR Patent). Blasturbulatoren sind kleine Löcher in der Flügelhaut, durch die Luft ausgeblasen wird. Diese wird über einen Kanal im Flügelinneren zugeführt. Der Kanal wird durch NACA-Einläufe oder Pitot-Düsen mit Luft aus der Anströmung versorgt.  Der Vorteil der Blasturbulatoren ist, dass sie noch wirken, wenn sie bereits im Bereich Ablöseblasen liegen.

Der NACA-Einlauf ist eine sehr wirksame und widerstandsarme Methode, Luft der Anströmung zu entnehmen. Er liegt innerhalb der Flügelkontur und ist daher vor Beschädigung geschützt. Außerdem können bei Flügeln mit Blasturbulatoren und NACA-Einläufen die Rückholfäden von Mückenputzern nicht hängen bleiben.