Wärmetransport in künstlichem Kraftfeld

Das BTU-Team nimmt zum siebten Mal an Parabelflugkampagne des DLR vom 12.-15. September 2017 teil

Wenn sich am Dienstag, den 12. September 2017 der Airbus A310 »Zero-G« vom Flughafen Bordeaux in die Lüfte hebt, werden auch BTU-Forscher mit einem strömungsmechanischen Experiment an Bord sein. Es ist die 30. Parabelflugkampagne des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre von Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers konnte sich zum siebten Mal einen Platz für die Durchführung von Experimenten im freien Fall sichern.

Das BTU-Team um Projektleiter Dr.-Ing. Martin Meier, Marcel Jongmanns, Markus Helbig und Vilko Ostmann reiste bereits am 2. September nach Bordeaux, um zwei eigens mit aufwendiger Technik bestückte Experimente für die Parabelflüge vorzubereiten. »Dass wir bei der diesjährigen Parabelflugkampagne insgesamt vier Flüge zur Verfügung haben, ist für uns ein großer Vorteil«, freut sich Prof. Egbers. Denn so könnten die Wissenschaftler in je zwei Flügen mit circa 60 Parabeln Vergleichswerte zu zwei unterschiedlichen Versuchsaufbauten sammeln.

In den 22 Sekunden Schwerelosigkeit, die pro Parabel zur Verfügung stehen, erzeugen die Forscher ein eigenes, künstliches Kraftfeld. Dazu legen sie an einen Zylinderspalt zehn Kilovolt Spannung an. Diese Hochspannung sorgt dafür, dass dort während einer Parabel nur noch radial gerichtete Kräfte wirken. »Dieser Grundaufbau ist in beiden Experimentboxen der gleiche. Was die Boxen unterscheidet, ist die Art, wie wir die Vorgänge im Zylinderspalt dokumentieren. In einem Aufbau messen wir im Wesentlichen die Temperaturverteilung, im anderen kommt ein Laserlichtschnittverfahren zum Einsatz, das uns aufschlussreiche Strömungsbilder liefern soll«, so Martin Meier. Beide Experimente sollen Aufschluss geben, wie sich der Wärmetransport optimieren lässt. Das ist zum einen für die strömungsmechanische Grundlagenforschung interessant, liefert aber auch Erkenntnisse für die Entwicklung effizienterer Wärmetauscher in unterschiedlichsten Bereichen.

Damit während der Flüge vom 12. bis 15. September alles reibungslos abläuft, haben die Forscher ein Jahr intensiv an der Unterbringung des Versuchsaufbaus in den begrenzten Raum der Experimentalboxen gearbeitet. An Bord des Airbus 310 gelten höchste Sicherheitsbestimmungen, die allen Teilnehmern eine penible Dokumentation der verbauten Technik abverlangt. Dazu muss die Programmierung des vollautomatisierten Versuchsablaufs funktionieren, damit die Zeit der Schwerelosigkeit perfekt genutzt wird.

Die Flugkabine teilt sich das BTU-Team mit einem Großprojekt des DLR sowie sieben weiteren, größtenteils universitären Forschungsteams. Dass Studenten der BTU am Parabelflug teilnehmen können, ermöglicht auch dieses Jahr eine finanzielle Zuwendung des Fördervereins BTU Cottbus-Senftenberg e.V.

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Gruppenfoto während der Vorbereitung zur Parabelflugkampagne des DLR
Wenige Wochen vor Abflug arbeitet das Team am Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre an der Qualifizierung der Experimente, die in zwei Aluboxen integriert werden müssen. V.l.n.r: Markus Helbig, Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, Robin Stöbel, Marcel Jongmanns, Ludwig Stapelfeld und Dr.-Ing. Martin Meier
Blick in die Experimentkiste, in der ein Zylinderspaltexperiment für die 30. Parabelflugkampagne des DLR verbaut ist.
Ein Blick in die Kiste, die das Experiment beherbergt: Hier ist jedes Detail durchgeplant und für die Sicherheitsüberprüfung genau dokumentiert.