FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR KURZZEITDYNAMIK, ERNST-MACH-INSTITUT, EMIForscher untersuchen den hydrodynamischen-Ram-Effekt (HRAM)an wassergefüllten Tanks.
April 2026. Kollisionen mit Vögeln, Drohnen oder anderen Flugobjekten stellen für Flugzeuge eine große Gefahr dar. Treffen sie auf die Vorderkante der Tragflächen – dort sitzen die Kraftstofftanks -, können sie den hydrodynamischen Ram-Effekt (HRAM) auslösen. HRAM ist ein komplexes Phänomen, bei dem Flüssigkeit und Tankstruktur in Sekundenbruchteilen extrem miteinander reagieren. Im schlimmsten Fall kann dieses Ereignis zu Strukturversagen führen.
Im Labor lassen sich diese Effekte simulieren: Hochgeschwindigkeitsprojektile treffen auf wassergefüllte Tanks. Wasser hat vergleichbare physikalische wie Kerosin, jedoch ohne Brand- oder Explosionsrisiken.
Das Fraunhofer EMI hat eine Serie solcher Tests durchgeführt, um Deformation und Versagen der Tanks zu analysieren. Mit kommerziellen numerischen Simulationsprogrammen wie ANSYS/LS-DYNA und ANSYS/ AUTODYN-3D berechneten die Wissenschaftler die Experimente, um zusätzlich die fluiddynamischen Prozesse im Inneren des wassergefüllten Tanks zu analysieren.
Die Experimente machten sichtbar, wie sich Kavitäten im Wasser bilden, oszillieren und wieder zusammenfallen – begleitet von präzisen Druckmessungen. Die Simulationen erfassten die Phasen des HRAMEffekts und zeigten Projektilabbremsung und Flüssigkeitsbewegung.
Die Arbeiten lieferten wertvolle Einblicke in das HRAM-Phänomen und validierten numerische Methoden für sicherheitsrelevante Anwendungen in der Luftfahrt.
In zukünftige Arbeiten werden die Wissenschaftler die Materialmodelle verfeinern und die Struktursimulation mit dem am Fraunhofer EMI entwickelten »APOLLO Blast Simulator« zur Beschreibung der Stoßwelle in der Flüssigkeit koppeln. Ein weiterer numerischer Forschungsaspekt ist die Modellierung von flüssigem Wasserstoff (Liquid Hydrogen LH2) statt Leitungswasser.
