Die Wissenschaftlerin Lara De Broeck ist mit dem Peter-Dornier-Stiftungspreis 2023 ausgezeichnet worden. Die Doktorandin der TU Darmstadt erhält den Preis für ihre Arbeit zum Einfluss der Oberflächenstrukturen von Luft- und Raumfahrzeugen auf deren Lärmemission und Oberflächentemperatur. Ihre wegweisenden Erkenntnisse könnten dazu beitragen, den Lärm von Flugzeugen und die hohen Oberflächentemperaturen von Raumkapseln beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu reduzieren.
Untersuchung von Phänomenen in der Grenzschichtströmung
Bewegt sich ein Objekt durch die Luft, entsteht nahe an seiner Oberfläche ein physikalisches Phänomen, das als Grenzschichtströmung bezeichnet wird. Sie tritt an den Tragflächen von Flugzeugen ebenso auf wie an den Außenwänden von Raumkapseln beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Auch an der Oberfläche von Windradflügeln, Autos und Zügen kommt sie vor. „Die Grenzschichtströmung ist zwar nur ein sehr dünner Bereich, aber er ist für ganz viele Strömungsphänomene entscheidend“, erklärt Lara De Broeck. Die junge Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Fluiddynamik der TU Darmstadt untersucht solche Strömungsphänomene in der Grenzschichtströmung. Dabei geht es auch um die Frage, wie sich die Oberflächeneigenschaften von Flugzeugen und Raumkapseln auf die Grenzschichtströmung auswirken.
Analytische Vorarbeit für Luft- und Raumfahrtunternehmen
Für ihre Arbeit über den Einfluss von Oberflächenstrukturen auf die Grenzschichtströmung und wie sich diese gezielt nutzen lassen, um Lärm und Reibung von Luft- und Raumfahrzeugen zu reduzieren, hat De Broeck den Peter-Dornier-Stiftungspreis 2023 erhalten. Die Jury des mit 5.000 Euro dotierten Preises würdigte damit die Masterarbeit der 31-Jährigen mit dem Titel „Lärmunterdrückung in Grenzschichtströmungen durch optimierte akustische Wandimpedanz“. In ihrer Masterarbeit habe De Broeck erstmals eine analytische Gleichung für die genannte Problembeschreibung herleiten können, so ihr Doktorvater Prof. Dr.-Ing. Martin Oberlack von der TU Darmstadt. Laut De Broeck könnten ihre analytischen Berechnungen grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie Luft- und Raumfahrtunternehmen in Zukunft beispielsweise Innenwände von Flugzeugturbinen oder Außenwände von Raumfähren so konstruieren, dass akustische und thermische Störungen in der Grenzschichtströmung noch besser gedämpft werden. „Der Lärm und der Reibungswiderstand von Flugzeugen, Raumkapseln und anderen Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen könnten dadurch reduziert werden“, so De Broeck.
Prämierte Arbeit könnte Hitzeschutz von Raumkapseln verbessern
Die Erkenntnisse aus De Broecks Masterarbeit könnten in Zukunft auch dazu beitragen, den Reibungswiderstand an der Oberfläche von Raumkapseln beim Wiedereintritt in die Atmosphäre zu verringern und damit die Oberflächenerhitzung zu reduzieren. In der Raumfahrt gilt der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre als äußerst kritische Phase. Hier erreichen die Kapseln Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 km/h. Die Außentemperaturen steigen dabei auf über 2500°C an.
rk
