Bearbeiter: St. Seelecke, J. Sprekels
Kooperation: I. Müller, Institut für Thermodynamik und
Reaktionstechnik,
Technische Universität Berlin
Förderung: DFG-Schwerpunktprogramm ,,Echtzeit-Optimierung großer Systeme``
Beschreibung der Forschungsarbeit:
Strömungsprofile von Flugzeugen sind im wesentlichen starre Flächen; zwar besitzen sie Ruder zur Kontrolle von Auftrieb, Widerstand und Moment, aber diese sind wiederum starre Flächen. Dagegen hat die Natur mit dem Flügel des Vogels ein adaptives ,,Bauteil`` entwickelt, mit dem der Vogel durch Veränderung der Profilform seine Flugbedingungen optimieren kann. Die zwischen der konventionellen Flugzeuglösung und dem feinfühligen Vogelflügel klaffende Lücke soll durch den Einsatz eines adaptiven Profils verringert werden.
Es handelt sich hierbei um eine zweistufige Echtzeit-Optimierung:
Neben der Echtzeit-Bestimmung des für die jeweils gemessenen Anströmdaten optimalen Flügelprofils ist ein optimales Steuerungsproblem zur Realisierung dieses Profils zu lösen.
Die zugehörigen Zustandsgleichungen bilden ein nichtlinear
gekoppeltes System von singulären Integralgleichungen, partiellen
Differentialgleichungen und hysteretischen Nichtlinearitäten, durch
die die zugrunde liegenden Effekte der Aerodynamik, des
Wärmeaustauschs, der Materialtheorie sowie der Elastizitätstheorie
modelliert werden. Der folgende Ablaufplan zeigt diese
Interdependenzen, wobei 
Widerstandsbeiwert,
Auftrieb, Tragflügelprofil, Stromstärke, Temperatur und Deformation
bedeuten; 
charakterisieren die
Anströmbedingungen.
Die Herstellung eines ,,Prototyps`` im Labor des Instituts
für Thermodynamik und Reaktionstechnik der TU Berlin ist beabsichtigt.