het belang van dnw voor nederland

www.nlr.nl

h e t b e l a n g va n D N W vo o r n ed e r l a nd

Colofon Auteur Menno Steketee

Co-auteur en redacteur Bas Oskam

Samenstelling NLR/DSSB

Vormgeving & productie NLR Multimedia Groep

Fotografie pag 4 (top) pag 6 en 7 pag 13 pag 19 pag 20 pag 24 pag 25 pag 27 pag 28 pag 29 pag 36

© Lockheed Martin © Davric © Jose Munoz © ESA-CNES-Arianespace © Jonas Herjeby © Spark Design Engineering © Embraer © Lockheed Martin © Caucfly © Tim de Groot © Ralph Duenas

Druk drukkerij WC den Ouden

Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium Anthony Fokkerweg 2 1059 CM Asterdam Postbus 90502 1006 BM Amsterdam Telefoon E-mail Website

020 511 31 33 [email protected] www.nlr.nl

ISBN/EAN: 978-94-90472-02-3 © NLR - oktober 2010

het belang van dnw voor nederland Het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR) is één van de Grote Technologische Instituten in Nederland. Naast wetenschappelijk onderzoek verricht het NLR op non-profit basis toegepast onderzoek voor de lucht- en ruimtevaartsector, grotendeels in opdracht van overheden, bedrijven, luchtvaartinstanties en ruimtevaartorganisaties in binnen- en buitenland. Voorbeelden van toegepast onderzoek zijn het meten van vliegeigenschappen van vliegtuigen en helikopters, en het meten van belastingen op ruimtevaartuigen en lanceerders. Het gaat daarbij niet alleen om het meten van aërodynamische eigenschappen, maar ook om aëroakoestische belastingen en om geluid. De metingen worden gedaan in windtunnels. Het NLR heeft samen met het Duitse zusterinstituut DLR de Stichting Duits-Nederlandse Windtunnels (DNW) opgericht. Dit boekje geeft een uiteenzetting van het Nederlandse belang van DNW. Dit Nederlandse belang rust op de volgende twee pijlers: De eerste pijler van dit Nederlandse belang bestaat uit taken en prioriteiten waarbij het belang van de hele Nederlandse maatschappij aan de orde is. Hierbij gaat het om vier maatschappelijke opgaven: Duurzaamheid, Defensie, Veiligheid en Ruimtevaart. De tweede pijler van dit Nederlands belang is concurrentiekracht. Om concurrerend te blijven moet ons bedrijfsleven blijven innoveren. Nederland kan haar concurrentiekracht niet versterken middels lage lonen of goedkope grondstoffen. Innovatie is een must. Innovatie vraagt om samenwerking met universiteiten en andere kennisinstellingen. Als NLR op windtunnelgebied niet in eigen land terecht kan, zoeken we naar oplossingen over de grens, het liefst net over de grens. DNW is daarvan een mooi voorbeeld. Het Nederlandse belang in DNW berust dus op twee pijlers die samen sterker zijn dan ieder op zich. Het belang voor B.V. Nederland, de versterking van de concurrentiekracht, maakt de vervulling van het Nederlandse, maatschappelijke belang financieel haalbaar omdat de belangrijkste inkomsten van DNW van het bedrijfsleven komen; het bedrijfsleven ondersteunt daarmee via DNW ook direct de vier maatschappelijke taken van Nederland. Ik nodig u uit om kennis te nemen van dit Nederlandse belang en hoop dat u deze visie met ons wil delen. Bas Oskam Divisiemanager Lucht- en Ruimtevaartuigen, NLR

2

maatschappelijke taken en prioriteiten

inhoudsopgave

HET BELANG VAN DNW VOOR NEDERLAND

1

DE BETEKENIS VAN DNW VOOR NEDERLAND

5

MAATSCHAPPELIJKE TAKEN EN PRIORITEITEN

9

Duurzaamheid, een maatschappelijke opgave Defensie, een maatschappelijk taak Veiligheid, een maatschappelijke topprioriteit Ruimtevaart, een maatschappelijk belang

9 12 15 18

VERSTERKING VAN CONCURRENTIEKRACHT Innovatie in vliegtuigontwikkeling en concurrentiekracht Concurrerende industrie voor Nederland Strategische positionering van Nederlandse spelers

21 21 26 28

HISTORIE DNW

31

DNW WINDTUNNELS

33

Large Low Speed Facility (LLF) Lage-Snelheids Windtunnel (NWB) Lage-Snelheids Windtunnel (LST) Cryogene Windtunnel (KKK) Hoge Druk Windtunnel (HDG) Hoge-Snelheids Windtunnel (HST) Transonische Windtunnel (TWG) Cryogene Ludwieg Tube (KRG) SuperSonische Windtunnel (SST) Ludwieg tube (RWG) Engine Calibration Facility (ECF)

33 33 33 33 33 34 34 34 34 34 34

Wat betekent DNW voor Nederland

3

4

De betekenis van dnw voor nederland De deelname aan de stichting Duits-Nederlandse Windtunnels (DNW) biedt de Nederlandse samenleving als geheel aanzienlijke voordelen. Die voordelen zijn duidelijk tastbaar op het maatschappelijk vlak. Ook op economisch terrein werpt de Nederlandse participatie in deze stichting vruchten af. Die gecombineerde maatschappelijke en economische betekenis van DNW voor Nederland is geen momentopname. De Nederlandse deelneming in DNW is een diepteinvestering waarvan de duurzame ambities van de overheid én de kennisintensieve economie nog decennia kunnen profiteren. De meerwaarde van DNW is het resultaat van de kwaliteit van de samenwerkende faciliteiten én die van het personeel die op wereldschaal excelleren. De Nederlandse overheid, in het bijzonder de ministeries van

tot een actieve internationale en Europese rol op milieu-

Defensie, Verkeer en Waterstaat en Economische Zaken

terrein – middels bijdragen aan vliegtuignieuwbouw – kan

hebben, binnen nationale en internationale kaders, beleid

realiseren. De Nederlandse overheid speelt bij het behalen

geformuleerd dat de maatschappelijke welvaart moet stimu-

van milieudoelstellingen een actieve rol, waarbij ook de vei-

leren. Deze overheidsstrategie manifesteert zich duidelijk in

ligheid en de efficiëntie van de luchtvaart een belangrijke rol

de Luchtvaartnota van Verkeer en Waterstaat. Deze schetst

spelen.

onder andere de duurzame groeikaders van de luchtvaartsector en formuleert beleidsprojecten van het Innovatieplat-

DNW is een cruciale aanjager van innovatie, internationaal

form. Op het internationale niveau kan het Lissabon-akkoord

beschouwd als dé motor van een kennisintensieve, duurzame

van de Europese Unie als een van de leidraden bij de formu-

economie. Zo is DNW een internationale blikvanger van één

lering van beleid worden beschouwd. Daarin kwamen de

van de sleutelgebieden die zijn gedefinieerd door het Inno-

regeringsleiders overeen dat Europa de status van de meest

vatieplatform welke de geambieerde kenniseconomie

competitieve en dynamische kenniseconomie ter wereld

mogelijk maken: High-Tech Systemen en Materialen. DNW

moet nastreven.

heeft doorslaggevende invloed op de ontwikkeling van speerpunttechnologieën op uiteenlopende terreinen. Van

Milieudoelstellingen op het gebied van uitstoot en geluids-

revolutionaire voortstuwingstechniek en innovatie proce-

hinder staan eveneens hoog op de politieke agenda. DNW

dures voor een efficiëntere afhandeling van vliegverkeer, tot

beschikt onder andere in Nederland over de faciliteiten voor

windenergie en ruimtevaarttoepassingen. Daarmee steunt

de ontwikkeling van de volgende generaties van verkeers-

DNW niet alleen het Lissabon-akkoord, maar ook het streven

vliegtuigen. Introductie van deze nieuwe verkeersvlieg-

naar kennisintensieve werkgelegenheid, van het hele land

tuigen is cruciaal voor het behalen van de nationale en

en, meer in het bijzonder, van de regio Flevoland.

mondiale milieudoelstellingen. Introductie van een nieuwe generatie verkeersvliegtuigen is op lange termijn de belang-

Mede dankzij DNW en NLR kan de overheid beschikken over

rijkste mogelijkheid om de groei van vliegverkeer op te

de kennis die nodig is om vanuit een sterke positie hoog-

vangen binnen bestaande en vernieuwde milieudoelstel-

waardig defensiematerieel te kunnen verwerven tegen een

lingen. In nauwe synergie vormen DNW en het Nationaal

goede prijs-kwaliteit verhouding (smart buyer). Tegelijkertijd

Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium (NLR) hét nationale

geeft DNW de Nederlandse luchtvaartsector een strate-

kennisnetwerk dat het Nederlandse beleid met betrekking

gische positie in de arena van Europese en internationale


5

vliegtuigontwikkelingsprogramma’s. Die positie reikt verder dan de strategische overeenkomst die de Nederlandse sector onder aanvoering van de Nederlandse minister van Economische Zaken en zijn Franse evenknie in 2005 met de vliegtuigproducent Airbus sloot. Door de deelname in DNW kan de Nederlandse luchtvaartsector in een vroeg stadium anticiperen op mondiale ontwikkelingen. Daarnaast is er sprake van een toenemende verwevenheid van de internationale gemeenschap. Daar gaat stabiliteit vanuit. Hoe meer wederzijdse belangen, hoe groter de wil tot samenwerken. Nederland wil hierbij als open economie, die al decennia, misschien zelfs wel eeuwenlang afhankelijk is van goede contacten met andere landen, een voortrekkersrol spelen. Nederlandse regeringen hechten dan ook waarde aan het goede functioneren van internationale instituties zoals de NAVO, de Europese Unie, Verenigde Naties en het European Defence Agency (EDA). Ook hierbij heeft DNW haar bestaansrecht langdurig en gedegen bewezen. Onder andere door de effectiviteit en de efficiëntie van de operaties van de krijgsmacht te vergroten én door de westerse veiligheidsallianties te assisteren bij de vervolmaking van defensiematerieel. Een bestendige borging van DNW’s kwaliteiten – op het gebied van maatschappelijke welvaart én als katalysator van concurrentiekracht – en de Nederlandse deelneming in DNW, is dus een kwestie van gezond verstand.

6


7

8


maatschappelijke taken en prioriteiten Welvaart is uit te drukken in financiële zekerheid, in bruto nationaal product, of inkomen per hoofd van de bevolking. Maar kwaliteit van leven is óók welvaart. Een beschermd milieu, de betrouwbaarheid van instituties en een stabiel bestaan in de meest algemene betekenis van het woord zijn factoren die eveneens, misschien wel méér, de grootte van maatschappelijke welvaart – die vanzelfsprekend nooit helemaal los kan worden gezien van de economische welvaart – bepalen. Zoals uit onderstaande uiteenzetting blijkt, speelt DNW een rol van betekenis bij het steunen van deze, op maatschappelijke welvaart gerichte overheidsstrategie. Die ondersteunende functie van DNW is ingebed in nationaal en internationaal beleid van de overheid. Duurzaamheid, een maatschappelijke opgave Groei van economische welvaart door middel van het

Dat duurzaamheidstreven ligt ook verankerd in het Kyoto-

aanjagen van een innovatieve, concurrerende en onderne-

protocol, de Alderstafel en de aansluiting van de Nederland-

mende economie is één van de pijlers van Nederlands rege-

se overheid bij verschillende Europese initiatieven om de

ringsbeleid. De resulterende groei van de economische

milieuproblematiek te beheersen. DNW beschikt over de

welvaart moet wel hand in hand gaan met een grotere veilig-

noodzakelijke faciliteiten om de verwezenlijking van deze

heid en groeiende duurzaamheid. Wereldwijd worden initia-

mondiale en lokale milieudoelstellingen naderbij te brengen.

tieven ontplooid om de verwachte aanwas van de luchtvaart binnen maatschappelijk verantwoorde kaders te leiden, waaronder strikte milieunormen. Nederland loopt bij die wereldwijde trend niet uit de pas. Sterker, Nederland wenst een voortrekkersrol te spelen bij de verwezenlijking van een veilige en duurzame luchtvaart. De Nederlandse luchtvaartsector, met als pijler het netwerk rond Schiphol, fungeert hierbij als kraamkamer en als wereldwijd baken. DNW speelt

DNW beschikt onder andere in Nederland over de faciliteiten voor de ontwikkeling van de volgende generatie zuinige en geluidarme verkeersvliegtuigen; introductie van nieuwe verkeersvliegtuigen is cruciaal om toekomstige milieudoelstellingen van onze nationale luchthaven Schiphol te kunnen verwezenlijken.

hierin een tastbare, maatschappelijke rol. De nationale luchthaven is een ongekende aanjager van eco-

Duurzaamheid heeft maatschappelijke, maar ook econo-

nomische bedrijvigheid en daarmee een grote generator

mische waarde. Het streven van de Nederlandse luchtvaart-

van werkgelegenheid. In de Luchtvaartnota die het ministe-

sector om duurzamer te opereren, is ook één van de pijlers

rie van Verkeer en Waterstaat begin 2009 uitbracht, spreekt

van het beleid om aan concurrentiekracht te winnen. De

de overheid zich uit voor een klimaatneutraal Schiphol in

eisen die internationaal aan de luchtvaart worden gesteld,

2040. Die ambitie staat substantiële groei van het vliegver-

zullen naar verwachting toenemen. Nederland, zo is de rede-

keer rondom de luchthaven toe, maar tegelijkertijd moeten

nering, bevindt zich al op het gebied van innovatie en duur-

de emissies van schadelijke stoffen drastisch worden terug-

zaamheid in de mondiale voorhoede aangezien de bevol-

gebracht.

kingsdichtheid en de drukte van luchtruim de luchtvaartsector technisch en procedureel heeft gedwongen om maatregelen te nemen. Deze koppositie biedt economische meerwaarde. Wat betekent DNW voor Nederland

9


Dankzij de windtunnels en veelzijdige meetfaciliteiten speelt

ma’s die het “groene” gehalte van de luchtvaart moeten

DNW bij dit duurzaamheidstreven een substantiële rol bij het

vergroten. Europese en internationale vliegtuigbouwers en

reduceren van de geluidsproductie, het verlagen van het spe-

motorfabrikanten die zich geconfronteerd zien met

cifieke brandstofverbruik van de volgende generatie vliegtui-

strengere milieueisen wenden zich tot DNW: o.a. Airbus,

gen, het reduceren van emissies en het behalen van grotere

Rolls Royce, Dassault Aviation en Eurocopter. De lijst is lang.

vliegveiligheid. Deze DNW-windtunnels zijn cruciaal voor bijvoorbeeld het behalen van de doelstellingen van Clean Sky,

Om er een Europees project uit te lichten: DREAM, waarin

een programma op instigatie van de Europese Unie, dat

het Counter Rotating Open Rotor (CROR) concept wordt on-

streeft naar een aanzienlijke “vergroening” van de Europese

derzocht. Deze innovatieve voortstuwing vormt de ideale

luchtvaart. Zo moeten de uitstoot van CO2 en NOx worden ge-

combinatie van straalmotor en propelleraandrijving met een

reduceerd met respectievelijk vijftig en tachtig procent. De

potentiële rendementsverbetering van twintig tot dertig

geluidsproductie moet dankzij Clean Sky-projecten worden

procent. Maar deze significante verlaging van het specifieke

gehalveerd. De luchtvaartbranche spreekt over doorbraak-

brandstofverbruik heeft een prijs: de open rotorbladen pro-

technologieën die al in 2020 tot toepassingen moeten leiden.

duceren vooralsnog meer geluid dan de huidige generatie straalmotoren waarvan de fanbladen in een geluiddempen-

Ook Nederlandse bedrijven en kennisinstellingen nemen

de behuizing zijn ondergebracht. Door optimale configura-

binnen Clean Sky deel aan de ontwikkeling van nieuwe

ties van de CROR te ontwerpen op basis van rekenmethoden

kennis en technologieën, zoals de “intelligente vleugel” die

en vervolgens in windtunnels te testen, wordt de gulden

gedurende de gehele vlucht zodanig van vorm verandert

middenweg tussen rendement en geluidsbelasting bepaald.

dat de luchtweerstand, met het oog op brandstofbesparing, zo laag mogelijk is. Daarnaast wordt gewerkt aan de “groene

Wat op milieuterrein geldt voor de civiele luchtvaart, is zeker

helikopter” die niet alleen over “intelligente rotorbladen”

ook waar voor militaire vliegtuigen en helikopters: die

beschikt, maar ook gebruik maakt van geluidsarme aanvlieg-

moeten zich ook houden aan steeds strengere milieueisen.

routes. DNW is bij uitstek geschikt om de ontwikkeling van

De NAVO-helikopter NH-90, waarover ook de Koninklijke

deze intelligente vleugel en duurzame helikopter naar de

Luchtmacht en de Koninklijke Marine gaan beschikken, is bij-

gezochte doorbraak te leiden. Naast de ondersteuning van

voorbeeld in de Large Low Speed Facility (LLF) van DNW in

Clean Sky biedt DNW ook steun aan internationale program-

Nederland gedetailleerd gemeten.

NIEUWE GENERATIE GROENE VLIEGTUIGEN De Counter Rotating Open Rotor (CROR) vormt de gulden middenweg tussen propellermotoren en straalmotoren. De eerste zijn relatief zuinig, maar de snelheid die ze kunnen bereiken is beperkt. Bij straalmotoren is het omgekeerde het geval. DNW speelt een cruciale rol bij het onderzoek aan de ontwikkeling van deze CROR. De CROR vormt een rendementsverbetering van twintig tot dertig procent. Die verbetering wordt op verschillende manieren verkregen. Zo zijn de rotorbladen, behalve contraroterend, ook gekromd, wat een hogere rotatiesnelheid en dus een grotere stuwkracht en snelheid mogelijk maakt. Daarnaast zijn de fanbladen verstelbaar, bij gewone straalmotoren zijn ze gefixeerd. Bij de CROR kunnen ze bij iedere snelheid in een stand worden gezet die op dat moment de minste brandstof kost. 10

Het ontwikkelen van zuinige en stille voortstuwingstechno-

van de Randstad. De initiatieven die zijn ontplooid om de af-

logie en vliegtuigontwerpen draagt direct bij aan de

handelingcapaciteit, zowel in de lucht als op de grond te

gezochte duurzaamheid van de luchtvaart. Het vinden van

vergroten, zijn daarom veelledig en ambitieus. De onder-

technische en procedurele oplossingen om de capaciteit van

steunende metingen bij DNW zijn dat eveneens.

het luchtruim te vergroten en het vliegverkeer efficiënter af te handelen, ondersteunen dit streven indirect. Ook op dat

Eén van de projecten hiertoe is de analyse van de zogeheten

gebied biedt DNW ondersteuning. De capaciteit van het

“wake vortex” de luchtkolken (tipwervels) die landende en

Europese luchtruim inclusief het Nederlandse luchtruim, en

opstijgende vliegtuigen veroorzaken. Deze luchtkolken

dan vooral rondom Schiphol is een flessenhals voor het

kunnen achteropkomend vliegverkeer in gevaar brengen.

verwerken van passagiers en vracht. Indien geen maatre-

Om die reden wordt een minimale, veilige afstand tussen de

gelen worden genomen, stagneert het economische profijt

vliegtuigen aangehouden. Het beter kennen van deze

van de nationale luchthaven, een spil van de bedrijvigheid

veilige afstand maakt het mogelijk om de separatieafstand

Maar de CROR heeft ook intrinsieke nadelen. Zo wordt het geluid van deze

en honderden nauwkeurige sensoren die het krachtenspel in de draaiende

‘open’ rotorbladen niet afgeschermd en geabsorbeerd door een motorgondel,

motor en luchtdrukfluctuaties, verantwoordelijk voor het ontstaan van geluid

zoals wel het geval is bij de fan van straalmotoren. Maar het geproduceerde

kunnen registreren.

geluid kan aanzienlijk worden verminderd door de vorm van de propellerbladen aan te passen en de achter elkaar geplaatste propellers een verschillende

Om de technische haalbaarheid van deze nieuwe CROR-motoren in voldoende mate

diameter te geven.

aan te kunnen tonen, zullen nog veel meer metingen aan CROR-motormodellen gedaan moeten worden. Dit geldt voor geïsoleerde opstellingen van een CROR-

Verder kan het geluid op de grond worden verminderd door de CROR achteraan

motor om zo een voldoende grote schaal te kunnen bereiken in de windtunnel. En

de romp boven het horizontale staartvlak te plaatsen en aldus de geluidsbron

ook voor geïntegreerde opstellingen waarbij de CROR-motor is geïnstalleerd op een

alsnog af te schermen. Uitgebreide metingen zijn in de DNW-LLF uitgevoerd

volledig vliegtuigmodel om zodoende de aërodynamische en aëro-akoestischewis-

aan diverse propeller- en motorconfiguraties uitgerust met roterende balansen

selwerking tussen de CROR-motor en het vliegtuig in kaart te kunnen brengen. Wat betekent DNW voor Nederland

11


HELIKOPTERS OP ZEE Het veilig landen en opstijgen van een helikopter op een bewegend schip is een gecompliceerde en riskante opgave. Voor elke type helikopter van de krijgsmacht wordt daarom op verschillende soorten schepen onderzocht onder welke omstandigheden de vlieger veilig kan opereren. De tests beginnen doorgaans al in het ontwerpstadium van een schip, aangezien

Parallel hieraan wordt ook de helikopter getest, zodat motorprestaties en bestu-

het dan nog relatief eenvoudig is om veranderingen in het ontwerp aan te brengen.

ringsgedrag bij variabele factoren zoals gewicht en zijwind bekend worden. Met al

Met een schaalmodel wordt in een DNW-windtunnel onderzocht of helikopterope-

deze gegevens kan worden bepaald wat de grenswaarden zijn waaronder de heli-

raties hinder ondervinden van de rookgassen van het schip.

kopter op het schip veilig kan landen en opstijgen. Deze waarden worden ten slotte tijdens een vaarperiode aan boord van het betreffende schip in de praktijk ge-

Daarbij wordt tevens de luchtstroming rond het schip onder diverse windcondities

toetst. De grenzen die uiteindelijk worden vastgesteld, moeten maximale veilig-

nauwkeurig in kaart gebracht. Om de windtunnelgegevens te toetsen wordt onder

heid bieden, ook voor vliegers met weinig boordervaring. Dankzij de DNW-tests

een beperkt aantal condities later ook op het schip zelf gemeten. Dan wordt even-

kunnen de helikopters van de krijgsmacht flexibel en veilig worden ingezet en

eens het aerodynamisch effect van het stampen en slingeren van het schip gemeten.

wordt de mobiliteit van Defensie aanzienlijk verbeterd.

tussen vliegtuigen te reduceren om zo in hetzelfde tijdbe-

van windmolens. De beschikbaarheid van breed uitgevoer-

stek meer vliegtuigen te laten landen of opstijgen. De risico-

de windtunnels met lage windsnelheden heeft verschillende

analyse van deze kwestie is gebaseerd op de experimentele

internationale producenten ertoe overgehaald om hun

gegevens die onderzoek in de windtunnels opleverden.

windturbine-ontwerpen bij DNW een groter rendement te

DNW-windtunnels hebben een bijdrage geleverd aan de

laten behalen. Iets vergelijkbaars betreft het testen van

definitie van minimale, veilige afstanden tussen vliegtuigen

vrachtauto’s en hoge snelheidstreinen. Door het ontwerp

als onderdeel van luchtwaardigheidsvoorschriften, de

van trucks en de HSL te stroomlijnen, is een aanzienlijke

validatie van simulatiemodellen en aan de realisatie van

geluidsreductie en brandstofbesparing mogelijk gebleken.

hulpmiddelen voor verkeersleiders, die het efficiënte gebruik van de landingsbanen en startbanen mogelijk maken.

Defensie, een maatschappelijke taak

De maatschappelijke betekenis van DNW voor Nederland op

De Nederlandse overheid heeft mondiale stabiliteit en hand-

het gebied van duurzaamheid is niet beperkt tot de civiele

having van de internationale rechtsorde hoog in het vaandel

en militaire luchtvaart. De windtunnels zijn ook zeer geschikt

staan. Nederland investeert dan ook uit overtuiging in ver-

om aërodynamische vormen te testen die weinig tot niets

sterking van de internationale rechtsorde en in internationa-

met vliegverkeer hebben te maken. Het ontwerp van wind-

le samenwerking. Dat verklaart de grote Nederlandse betrok-

molens bijvoorbeeld, een belangrijke vorm van alternatieve

kenheid bij internationale organisaties zoals de NAVO, de VN

energiewinning, kan dankzij windtunneltests ingrijpend

en de EU. Bij een geloofwaardig beleid hoort een goed uitge-

worden verbeterd. De configuratie van de wieken en het

ruste en doeltreffend optredende krijgsmacht. Die fungeert

ontwerp van de bladen zijn bepalend voor het rendement

voor Nederland niet alleen als de spreekwoordelijke stok

12

achter de deur voor het bedwingen van crises, waar die zich

EUROPEES MILITAIR TRANSPORTVLIEGTUIG IN DE WINDTUNNEL

ter wereld ook mogen voordoen. Maar het lidmaatschap van dergelijke organisaties, en dan vooral de NAVO, geeft ook

Het militaire transportvliegtuig Airbus A400M is voorzien van vier hogesnelheids-

een stem op een plaats waar belangrijke beslissingen op het

propellers. Beproeving daarvan in een windtunnel met een geschaalde motor was

terrein van de mondiale veiligheid worden genomen.

tot voor kort niet mogelijk. Compacte, door druklucht aangedreven modelmotoren en de unieke capaciteit van DNW en het NLR om de motorbelasting nauwkeurig te

Een goede uitrusting van de krijgsmacht is een noodzakelijk

kunnen meten, hebben deze situatie veranderd. De vermoeiingssterkte van de

en complex proces. De militaire thuismarkt is namelijk te

modelpropellers is een zwakke schakel. Het NLR is wereldwijd een van de weinige

klein om de krijgsmacht uit te rusten met uitsluitend

plekken waar propellermodellen kunnen worden gemaakt die wél bestand zijn

materieel van Nederlandse bodem. Daartoe ontbreken

tegen de intense belasting.

voldoende “system-integrators.” Het ministerie van Defensie moet zich daarom bij de noodzakelijke aanschaf van militair

Tijdens windtunnelproeven op zeeniveau worden de propellers blootgesteld aan

materieel in het buitenland opstellen als smart buyer – en,

belastingen die relatief hoger zijn dan bij echte vliegtuigen, vliegend op grote

daarop volgend, als smart user. Kennisverwerving door

hoogte en met hoge snelheid: Mach 0,72. Bovendien moeten in de windtunnel ook

middel van internationale materieelsamenwerking maakt

vliegcondities worden uitgetest die een vlieger in werkelijkheid niet vrijwillig zou

Defensie tot een klant met een sterke positie bij aankoop en

uitproberen – met een extra belasting als gevolg. De DNW-windtunnels beschik-

gebruik. Expertise van DNW is daarbij een belangrijke factor.

ken over een uniek meetsysteem om het aërodynamische krachtenspel op een

Vanuit militair en economisch oogpunt wenst het ministerie

propellervliegtuig te meten. Het gaat daarbij om het registreren van subtiele

van Defensie in een zo vroeg mogelijk stadium betrokken te

krachtverschillen die optreden bij de integratie van de propellers op het model en

raken bij de ontwikkeling van modern, complex en daardoor

de mogelijkheid om te kunnen bepalen hoe efficiënt het motorvermogen in pro-

kostbaar materieel. Dat geldt onder andere voor de Joint

pellertrekkracht wordt omgezet. Voorafgaand aan metingen in de DNW-LLF, zijn in

Strike Fighter (JSF), de Lockheed Martin F-35 Lightning II, de

de kleinere LST verschillende configuratiestudies uitgevoerd om een optimale

beoogde vervanger van de jachtbommenwerper Lockheed

modelopstelling in de windtunnel te bewerkstelligen.

Martin F-16. De aërodynamica is één van de wetenschappelijke disciplines die vroeg in het ontwikkelingstraject toepassing vindt.

Mede dankzij DNW en NLR kan de Nederlandse overheid zich bij aankoop van defensiematerieel in het buitenland opstellen als smart buyer.

Dat DNW hiervoor bij uitstek geschikt is, bewezen Boeing en Lockheed Martin door gebruik te maken van de windtunnels bij de ontwikkeling van JSF kandidaten – X-32 en X-35 – nog ruim vóórdat de Nederlandse regering zich committeerde aan deelname aan de System Development and Demonstration-fase (SDD) van het JSF-gevechtsvliegtuig. DNW stelde Nederland tevens in staat om in een vroegtijdig stadium van het ontwerp een wezenlijke industriële bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van de militaire helikopter NH-90 waarmee, naast veel andere NAVO-krijgsmachten, Wat betekent DNW voor Nederland

13


ook de Koninklijke Marine en de Koninklijke Luchtmacht

mensen en materieel ten behoeve van wereldwijde missies,

worden uitgerust. Dat Nederland dankzij DNW – zie het werk

voor de Nederlandse krijgsmacht zelf of voor die van coalitie-

aan het prototype van de JSF voor Lockheed Martin – op het

partners. De aanschaf van een vloot van de NH-90 helikop-

terrein van aërodynamica een mondiale toppositie bekleedt,

ters getuigt hiervan.

versterkt bovendien de onderhandelingspositie om bij grote materieelorders in het buitenland ter compensatie hoog-

DNW assisteerde en assisteert bij de ontwikkeling van een

waardige opdrachten in de wacht te slepen.

zogeheten Ground Run-up Enclosure (GRE), een afgeschermde plaats waar de Lockheed C-135 Hercules-transporttoestel-

Vanuit de wereld bezien, is DNW een blikvanger. DNW is de

len na onderhoud de motoren en andere systemen kunnen

enige factor van betekenis die Nederland tijdens de definitie

testen. Deze GRE schermt geluid af, wat de Koninklijke Lucht-

van een internationale behoeftestelling (en de vooront-

macht helpt bij het voldoen aan de strenge milieueisen die

werpfase van de ontwikkeling van een nieuw luchtvaartuig)

de overheid stelt. Een schaalmodel van deze GRE én een

op de kaart zet. Dat heeft niet alleen “harde” voordelen met

Hercules werden getest in de Large Low Speed Facility en de

betrekking tot deelname aan internationale materieelpro-

Low Speed Wind Tunnel (LST). Dit onderzoek maakte het

jecten en tot de onderhandelingspositie voor compensatie-

mogelijk om de veiligheidsmarges voor de run-ups vast te

opdrachten. Ook het high-tech imago van de Nederlandse

stellen, onder andere bij welke zijwind dit proefdraaien nog

kenniseconomie, het kwalitatieve niveau waarop de krijgs-

verantwoord is.

macht opereert en de realisatie van het ambitieniveau van de Nederlandse defensie zijn hiermee gebaat. De faciliteiten

Ook de Koninklijke Marine plukt vruchten van de faciliteiten

van DNW brengen de Nederlandse krijgsmacht daarnaast in

die bij DNW zijn ondergebracht. De fregatten, patrouille-

een stevige positie om de effectiviteit van de uitrusting en

vaartuigen en transportschepen maken in toenemende

de uitgevoerde missies aanmerkelijk te vergroten. De wind-

mate gebruik van boordhelikopters of van transporthelikop-

tunnels zijn hierin een veelzijdig instrumentarium.

ters voor humanitaire missies of amfibische operaties. De complexe opbouw van deze schepen en de meteorologi-

Een paar voorbeelden. DNW ondersteunt Defensie bij het

sche omstandigheden zorgen ervoor dat helikopters niet

verwezenlijken van één van de kerntaken: het leveren van

onder alle condities veilig kunnen landen of opstijgen. Om

transportcapaciteit, onmisbaar voor de snelle inzet van

de veiligheidsmarges voor dergelijke vluchtoperaties vast te

GOAHEAD VALIDATIE VOOR VIRTUEEL TESTEN Helikopters kunnen in allerlei vliegcondities terecht komen. Bij tail shake bijvoorbeeld trilt de staart (of tail boom) van een helikopter door aërodynamische wisselwerking met wervels van de hoofdrotor. De staartconstructie moet deze trilling aankunnen. Met geavanceerde rekenmethoden kunnen dergelijke vluchtregimes sinds kort worden gesimuleerd. Daarbij wordt gebruik gemaakt van Computational Fluid Dynamics (CFD) om druk, dichtheid en snelheidscomponenten in drie richtingen te berekenen rondom de helikopter. Zo kan worden bepaald welke krachten op welke onderdelen van de helikopter uitgeoefend worden. Deze nieuwe rekenmethoden moeten zorgvuldig in de praktijk worden gevalideerd. Geschikte windtunnelgegevens hiervoor waren tot voor kort onvoldoende beschikbaar. Bestaande databases van helikopterfabrikanten zijn meestal geba14

stellen, zijn tests met schaalmodellen in de Low Speed Wind

risk, is onderwerp van beproeving bij DNW: wanneer een

Tunnel onontbeerlijk. De resultaten van deze windtunnel-

vliegtuig bij de landing in de problemen raakt, moet het

tests kunnen vervolgens worden toegepast om praktijk-

ontwerp het toestel in staat stellen een doorstart te maken.

proeven efficiënter en veiliger te laten verlopen. Een andere toepassing van de windtunnels die de veiligheid en de efficiëntie van het ingezette platform vergroten, is het registeren en analyseren van fysische parameters wanneer een jachtbommenwerper of gevechtshelikopter geleide wapens lanceert of brandstoftanks afwerpt. DNW heeft dergelijke separatietests al bij tientallen types helikopters en vliegtuigen uitgevoerd, waaronder de Eurofighter Typhoon jachtbom-

Met de ondersteuning van militaire vliegtuigontwikkeling, de vergroting van de efficiëntie van defensiematerieel en de verhoging van de effectiviteit van militaire operaties steunt DNW de ambitie van de Nederlandse overheid voor mondiale stabiliteit en krachtige handhaving van de internationale rechtsorde.

menwerper en de Italiaanse Aermacchi M-346 militaire trainer. Maar hetzelfde type expertise kan ook worden ingezet om de beste manier te bepalen waarmee hulpgoe-

Dat de veiligheidsvoorwaarden strenger worden, heeft

deren vanuit de geopende vrachtdeur van transportvlieg-

enerzijds te maken met de algemene afname van de maat-

tuigen boven doelgebieden kunnen worden afgeworpen.

schappelijke tolerantie voor risico – zoals ook het verkeer op de weg, de werkvloer en de voedselkwaliteit almaar veiliger

Veiligheid, een maatschappelijke topprioriteit

moeten worden. Anderzijds zorgen commerciële overwegingen voor een druk om het risico van het transport per vliegtuig in te perken. Immers, passagiers vliegen liever met

Het vergroten van de vliegveiligheid is een topprioriteit van

veilige luchtvaartondernemingen dan met vliegmaatschap-

de luchtvaart. Het gaat daarbij om de veiligheid van vlieg-

pijen die beschikken over minder betrouwbaar materieel.

tuigontwerpen en om de vliegveiligheid voor piloten en pas-

Die maatschappelijke en commerciële drivers voor meer vei-

sagiers. DNW heeft daarin ervaring die decennia overspant.

ligheid, zijn vanzelfsprekend ook belangrijk voor de vlieg-

Daarnaast is er sprake van veiligheid zoals nagestreefd door

tuigproducenten. Immers, wanneer zij onveilige vliegtuigen

de ministeries van Defensie en Binnenlandse Zaken. Ook de

op de markt brengen, zou dat in theorie het einde van de on-

veiligheid van mensen op de grond, de zogeheten third party

derneming kunnen betekenen.

seerd op metingen aan een afzonderlijke rotor of een romp met hoofdrotor, maar

worden gemaakt terwijl nog niet bekend is welke resultaten de DNW windtunnel-

zelden op een complete helikopter.

testen opleveren. In het vervolg worden de rekenmethoden gevalideerd met de gegevens uit de DNW-LLF windtunnelproeven. Ook het NLR zal haar CFD reken-

Daarom werkt het NLR in het Europese onderzoeksconsortium GOAHEAD aan een

methoden dan kunnen aanpassen en verbeteren.

database met daarin de aërodynamische eigenschappen van een complete helikopter. Om de kosten beperkt te houden construeerden de vijftien GOAHEAD part-

Dankzij de samenwerking tussen DNW en de partners binnen GOAHEAD verwierf

ners een helikoptermodel uit bestaande onderdelen. Voor de romp is een schaal-

het NLR een database die het NLR alleen nooit had kunnen opbouwen. Hiermee

model (1:4) van de NH-90 helikopter gebruikt. De bladen van zowel de hoofd- als

kan het NLR straks virtuele helikoptertesten uitvoeren voor andere, toekomstige

staartrotor waren al eerder ontwikkeld voor eerdere meetcampagnes.

helikopters, en voor andere vliegcondities van bestaande helikopters. Kwalificatie en certificatie van nieuwe helikopters en rotorsystemen kosten namelijk veel tijd

Onderzoekers beproefden dit helikoptermodel in de DNW-LLF windtunnel voor vijf

en geld. Virtuele tests van helikopters bieden mogelijkheden om materiaal en

vluchtcondities. Het consortium testte onder andere de tail shake-conditie. In de

kosten te besparen, om het fysieke testtraject in te korten en om commerciële

eerste fase zijn “blinde” testberekeningen afgerond; de fase waarin berekeningen

toepassingen van innovatie te versnellen. Wat betekent DNW voor Nederland

15


Het opstellen van Nederlandse veiligheidseisen is tegen-

proefnemingen die standaard moet worden uitgevoerd om

woordig een zaak van overheidsinstanties, zoals de European

de luchtwaardigheid te testen, is het laten uitvallen van één

Air Safety Agency (EASA), de Amerikaanse Federal Aviation

van de twee of vier motoren. In de kruisconfiguratie moet

Administration (FAA) en de Civil Aviation Administration of

het toestel na het uitvallen van een motor veilig kunnen

China (CAAC) van de Volksrepubliek China. DNW speelt een

blijven vliegen. Bij het uitvallen van een motor onmiddellijk

onmisbare rol binnen het traject dat voert van het ruwe

na de start moet een verkeersvliegtuig met één niet-werken-

ontwerp van een vliegtuig of helikopter naar gecertificeerd

de motor in de startconfiguratie zelfs kunnen doorstijgen.

veilig vliegende toestellen. Die rol onderstreept het maat-

Een andere test is het vaststellen van de minimale snelheid

schappelijke en economische belang van de faciliteiten van

waarbij het vliegtuigontwerp nog bestuurbaar blijft en

de instelling.

waarbij het nog kan doorvliegen zonder te overtrekken. Ook het gevaar van ijsvorming op de vleugels en de negatieve

DNW is op diverse manieren betrokken in het proces dat

invloed die dit kan hebben op de luchtwaardigheid wordt bij

leidt tot het toekennen van luchtwaardigheidsbewijzen. Het

DNW getest.

ontwikkelen van vliegtuigen is altijd een kostbare aangelegenheid geweest, onder andere door het maken van prototypes waarmee de belangrijkste ontwerpfeatures worden getest. De fabrikanten nemen daarom steeds meer hun toevlucht tot virtuele tests en windtunnelmodellen die het eerste gebruiksklare productiemodel tot in detail kunnen nabootsen. Zo is in het ontwikkeltraject van de Airbus A380 noch van de Boeing 787 Dreamliner een prototype

DNW en het Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium (NLR) vormen in nauwe synergie een nationaal kennisnetwerk dat de Nederlandse overheid in staat stelt een actieve rol te spelen bij het bereiken van meer veiligheid en efficiëntie binnen de internationale luchtvaart.

opgenomen. DNW speelt een belangrijke rol bij de trend van méér modellering en bij de toetsing daarvan op luchtwaardigheid.

Het begrip veiligheid mag in het geval van de ondersteuning die DNW biedt, breder worden geïnterpreteerd dan alleen

Een tweede cruciale rol van de windtunnels is het analyseren

de vliegveiligheid van vliegtuigen en helikopters. Veiligheid

van stabiliteit, besturing en vliegtuigprestaties in potentieel

is namelijk ook het vermogen om de internationale rechts-

riskante omstandigheden – de luchtvaartvariant van de

orde te handhaven en deze zo nodig militair kracht bij te

“elandtest” in de Zweedse automobielindustrie. Eén van de

zetten. De Nederlandse overheid maakt zich daar altijd sterk

16

voor. Daarvan getuigen de diplomatieke activiteiten op het terrein van de mensenrechten, maar bijvoorbeeld ook de gastvrijheid voor internationale tribunalen in Den Haag. DNW is in dat opzicht een instrument dat, naast de ondersteuning van de Nederlandse krijgsmacht, ook de mondiale veiligheid steunt. Een voorbeeld hiervan is het werk dat is uitgevoerd aan de E-2D Advanced Hawkeye, een radarvliegtuig van de Amerikaanse producent Northrop Grumman. Het vliegtuig doet bij de Amerikaanse marine dienst als vliegende commandopost die de wijde omgeving van een vliegdekschip verkent, potentiële gevaren herkent en bijvoorbeeld gevechtsvliegtuigen naar hun doelen dirigeert.

WINDTURBINE IN DE WINDTUNNEL

De Advanced Hawkeye beschikt met zijn draaiende radarantenne op de rug en twee achtbladige propellers over een

Windturbines worden steeds belangrijker voor de productie van energie. Met de

aërodynamisch complex ontwerp. Voeg daarbij de aanwe-

toenemende investeringen in deze methode van alternatieve energiewinning is er

zigheid van allerlei andere antennes en uitstulpingen én het

ook een stijgende vraag naar betere, betrouwbare ontwerpmethodieken. De hui-

feit dat de vliegtuigen vanaf vliegdekken moeten opereren

dige ontwerpberekeningen bevatten namelijk nog teveel onzekerheden over de

en de strenge aard van de vliegveiligheidseisen wordt

voorspelling van de prestaties, de belasting van de toegepaste materialen en con-

duidelijk. Om de Advanced Hawkeye – ook wel de “digitale

structies, en de geluidsproductie. Windtunneltesten bij DNW zijn uitgevoerd om

achtervanger” van de Amerikaanse marine genoemd – in de

nieuw te ontwikkelen ontwerpmethodieken te valideren.

windtunnel te testen, werd door het NLR in samenwerking met het Franse zusterinstituut ONERA een schaalmodel

Binnen het EU project Model rotor EXperIments under COntrolled conditions (MEXICO)

gebouwd waarin alle uitwendige ontwerpdetails waren

werden onder leiding van het Energie Centrum Nederland (ECN) rekenmodellen

opgenomen. Het model werd getest in de Large Low Speed

ontwikkeld om betrouwbare uitspraken te kunnen doen over prestaties van wind-

Facility in Nederland getest. De resultaten van de windtun-

turbines en eventuele geluidsoverlast. Aan de hand van metingen in de DNW-LLF,

neltests zijn gebruikt voor de aanmaak en validatie van aëro-

met daarin gecontroleerde en bekende windcondities, zijn de rekenmodellen ge-

dynamische modellen in vluchtnabootsers. In juni 2009

valideerd. Het model van de windturbine had drie rotorbladen met een lengte van

kreeg de Advanced Hawkeye het groene licht om op kleine

bijna vijf meter, die met een – voor een windtunnel model relatief laag – toerental

schaal in productie te worden genomen.

van zeven maal per seconde ronddraaiden.

De Advanced Hawkeye is geen eenzaam voorbeeld van een

Bij een voor luchtvaartbegrippen zeer lage windsnelheid van vier-en-een-halve

DNW-bijdrage aan de internationale veiligheid. Veel facetten

meter per seconde zijn metingen uitgevoerd. In de rotorbladen waren honderd-

van de Eurofighter, de jachtbommenwerper die de lucht-

zestig meetinstrumenten gebouwd. Tijdens de proeven werd de drukverdeling op

machten van Groot-Brittannië, Duitsland, Spanje en Italië

de roterende bladen en het stromingsveld van het turbinezog gemeten en gevisu-

moet gaan uitrusten, zijn bijvoorbeeld uitputtend bij DNW

aliseerd. Dit heeft een zeer waardevolle experimentele database opgeleverd die

getoetst. Ook de tankervliegtuigen, varianten van de Airbus

ook de komende jaren nog als basis zal dienen voor het ontwerpen van een nieuwe

die EADS wereldwijd op de markt brengt en in de lucht

generatie windturbines, met een beter rendement bij lage windsnelheden terwijl

tanken, zijn in DNW windtunnels getest. En het gaat niet

de belastingen bij hoge windsnelheden toch beheersbaar blijven.

alleen om vliegtuigen die de internationale veiligheid stutten, ook nieuwe raketten en geleide projectielen, zoals de Duitse hittezoekende IRIS-T zijn bij DNW doorgelicht.

Watbetekent betekentDNW DNWvoor voorNederland Nederland Wat

17


Ruimtevaart, een maatschappelijk belang De Europese ministers met ruimtevaart in hun portefeuille kwamen in 2003 officieel overeen dat Europa onafhankelijkheid moet nastreven bij het lanceren van niet-commerciële satellieten. Nederland heeft deze ambitie omarmd, in Europees verband. Nederland doet dus naar rato mee aan deze maatschappelijke taak, dit zogenoemde Autonomous Access to Space-beleid van het European Space Agency (ESA). Het gaat hierbij om kunstmanen of ruimtesondes met een wetenschappelijke functie, zoals aardobservatie of het bestuderen van hemellichamen. Maar deze ambitie richt zich

OP BRUTE KRACHT DE RUIMTE IN

vooral op de mogelijkheid om satellieten met een militaire of semi-militaire taak in een baan rond de aarde te brengen.

DNW windtunnelproeven aan een model van de Ariane 5 draagraket dragen bij aan

Hierbij valt te denken aan kunstmanen voor het volgen van

het vertrouwen dat het ontwerp van de nieuwe Vulcan 2-raketmotor veilig is,

troepenbewegingen en het opsporen van opslagplaatsen

waardoor het draagvermogen van de raket is vergroot: het is nu mogelijk een nut-

van massavernietigingswapens en ook aan satellieten voor

tige lading van minimaal 10 ton in de ruimte te brengen.

het satellietnavigatieprogramma Gallileo. De Vulcan 2-raketmotor werd eind jaren negentig ontwikkeld om de ESA Ariane 5 Het moge duidelijk zijn dat deze ruimtevaartprojecten groot

draagraket extra stuwkracht te verlenen. Door die extra stuwkracht kan de draag-

maatschappelijk belang hebben, maar ook dat aan deze acti-

raket zwaardere satellieten in een geostationaire baan in de ruimte brengen.

viteiten een prijskaartje hangt. Maar een deel van deze acti-

Windtunnelproeven met een 1:60 schaalmodel bevestigden indertijd dat tijdens

viteiten, zoals Gallileo, communicatiesatellieten en remote

de lancering te grote krachten ontstaan op de straalpijp, de conische uitlaat van de

sensing (de bestudering van het aardoppervlak) hebben ook

raketmotor. Met een reeks geavanceerde aanvullende windtunneltesten werd de

directe commerciële toepassingen. Zo kan de ontwikkeling

oplossing gevonden in het inkorten van de straalpijp. Om de krachten van schok-

van nieuwe draagraketten, zoals de Ariane 6, op ruimtevaart-

golven en turbulentie op de 9 centimeter grote straalpijp te meten, werd deze

gebied bijdragen aan de versterking van de concurrentie-

rondom voorzien van 128 minuscule druksensoren, elk gevoed door haardunne

kracht van de Europese economieën. DNW speelt al een rol

elektrische bedrading en een dun buisje voor de toevoer van tegendruk. De Ariane

bij de doorontwikkeling van de Ariane 5, het werkpaard van

5 draait tijdens het opstijgen om zijn as en verandert van koers. De luchtstroom

ESA. Deze rol kan bij het ontwerpen en de ontwikkeling van

strijkt daardoor op een steeds iets andere manier langs de raket. Tijdens de wind-

de Ariane 6 zeker worden herhaald. De versterking van die

tunnelproeven werd daarom een groot aantal oriëntaties ten opzichte van de

concurrentiekracht draagt dus tegelijk bij aan het vergroten

luchtstroom uitgetest. De krachten op de ingekorte straalpijp van de Vulcan 2-

van de maatschappelijke waarde van de ruimtevaart.

raketmotor bleven steeds binnen acceptabele grenzen. Metingen tijdens de eerste lancering van een Ariane 5 vanaf de lanceerbasis Kourou (Frans-Guyana ) met de toen nog onverkorte Vulcan 2, in november 2004, kwamen zeer goed overeen met eerdere windtunnelmetingen. Inmiddels hebben diverse succesvolle lanceringen van een Ariane 5-ECA-raket (Évolution Cryotechnique version A) met verkorte Vulcan 2-motor plaatsgevonden. Zo is in mei 2009 een Ariane raket met de twee satellieten Herschel en Planck aan boord zonder problemen vanaf de Europese lanceerbasis Kourou gelanceerd. In beide satellieten zitten diverse belangrijke, door Nederlandse organisaties en bedrijven, ontworpen componenten.

18


19

20

versterking van concurrentiekracht

versterking van concurrentiekracht “Europa” heeft de uitgesproken ambitie om de meest competitieve en dynamische kenniseconomie van de wereld te worden. De Europese Unie heeft zich daaraan gecommitteerd met de ondertekening van de zogeheten Lissabon-strategie. Ook Nederland onderschrijft de doelstellingen van deze overeenkomst die in 2000 in de Portugese hoofdstad werd bekrachtigd. Die Nederlandse beleidslijn is niet alleen idealistisch. De open Nederlandse economie is, zowel op het gebied van concurrentiekracht als kennisintensieve werkgelegenheid, gebaat bij een florerend en duurzaam Europees continent. De krachtige ontwikkeling van de Europese vliegtuigbouw en straalmotorenbouw is verankerd in Europese kaderprogramma’s. Een wereldwijd leidende concurrentiepositie in de vliegtuigbouw is een strategische ambitie van de Europese Unie. DNW draagt aan het Nederlandse en het Europese beleid krachtig bij. Bijvoorbeeld door het testen en verifiëren van alle bestaande Airbus-vliegtuigen, van innovatieve technologie, direct toepasbaar, of potentieel baanbrekend op de wat langere termijn. Maar dat is niet de enige stimulans die DNW kan geven aan de versterking van de Nederlandse concurrentiekracht en die van de gehele Europese economie. Zo steunt DNW tevens het realiseren van de Defensie Industrie Strategie en de werkrelaties met de internationale luchtvaartindustrie. Daarnaast biedt Nederlandse participatie indirecte baten voor economische groei. Innovatie in vliegtuigontwikkeling en concurrentiekracht Innovatie, concurrentiekrachtversterking en privaat onder-

Om de ontwikkelingstrajecten van technologieën met eco-

nemerschap zijn motoren van de economie en daarmee een

nomische toepassing snel vruchten te laten afwerpen, volgt

belangrijke basis voor de duurzame ontwikkeling van

de overheid diverse strategieën. In 2003 is in dit kader het In-

welvaart. De term “innovatie” wordt hier breed gedefinieerd:

novatieplatform in het leven geroepen. Deze organisatie

de vernieuwing van technologie, producten, diensten en be-

heeft kort na de oprichting zogeheten sleutelgebieden gede-

drijfsprocessen. Díe innovatie versterkt de concurrentie-

finieerd, clusters van sectorspecifieke bedrijven en kennisin-

kracht, stimuleert privaat ondernemerschap en zorgt voor

stellingen die specialistische expertise bundelden. Binnen

een gezonde economische groei. Een bloeiende economie,

deze clusters kunnen veelbelovende innovatieve ontwikke-

een gunstig investeringsklimaat voor ondernemers en een

lingen plaats vinden. Het gaat daarbij om sleutelgebieden

gezonde concurrentiepositie creëren werkgelegenheid en

zoals de Creatieve Industrie, de Chemie en de watersector.

maken hoogkwalitatieve zorg, publieke voorzieningen en andere overheidstaken mogelijk.

Een van de veelbelovende sleutelgebieden is High-Tech Systemen en Materialen. Binnen dit sleutelgebied, dat werk

Het stimuleren van de kenniseconomie is niet alleen een Ne-

biedt aan bijna 400.000 mensen, bestaat, aldus het rapport

derlandse aangelegenheid. De hele Europese Unie maakt

van de Commissie Scheepbouwer, krachtige samenwerking

zich sterk voor beleid dat innovatie krachtig ondersteunt. De

en een grote kennisdynamiek. Dat maakt dit sleutelgebied

ontwikkeling van baanbrekende technologieën is een be-

tot een economische parel. DNW schittert hierin als blikvan-

langrijk onderdeel van dit streven naar innovatief vermogen.

ger voor de vliegtuigbouw. Wat betekent DNW voor Nederland

21


Het Innovatieplatform zoekt deze synergie ter uitvoering van

afstand kan aanbieden, betekent dit een verpletterende

het beleid van het ministerie van Economische Zaken niet

voorsprong op de concurrent. De markt voor vliegtuigen

alleen binnen Nederland, maar ook daar buiten. Binnen het

voor de korte afstand, zoals de Airbus A320-familie en de

programma ‘Kennis bij de Buren’ is gezocht naar het combi-

Boeing 737-familie, heeft voor de komende twintig jaar

neren van expertise van Nederlandse onderzoeksinstellingen

(2009-2028) een geraamde omvang van ongeveer 17.000

en bedrijven met die in de buurlanden. DNW is een school-

stuks. De totale markt voor nieuwe vliegtuigen wordt voor de

voorbeeld van dergelijke samenwerking. Het NLR onder-

komende twintig jaar geraamd op een totaal van circa 25.000

steunt daarnaast in samenwerking met DNW het Nederland-

exemplaren. Dat wil zeggen: tweederde van de markt voor

se MKB bij de totstandkoming van het ontwerp en de ontwik-

nieuwe passagiersvliegtuigen ligt in de klasse voor de korte

keling van gezochte technologieën.

afstand.

De technologische ontwikkelingsprojecten waarbij DNW is

Wie deze 17.000 nieuwe vliegtuigen voor de korte afstand

betrokken die zich in de innovatieve voorhoede bevinden,

mag leveren, hangt af van de vraag wie als eerste een nieuw

zijn divers en talrijk. Het gaat om baanbrekende innovaties

vliegtuig met CROR-voortstuwing aanbiedt en wat de lucht-

met grote economische impact, zoals CROR (zie ook pag. 10)

vaartmaatschappijen met deze nieuwe generatie vliegtuigen

en high lift, maar ook om kleinere, maar in potentie revolutio-

kunnen

naire innovaties zoals Seabus en PAL-V.

omstreeks vijfentwintig procent is een economische

verdienen.

Een

rendementsverbetering

van

doorbraak zonder weerga die maakt dat luchtvaartmaatMotoren met tegengesteld draaiende open rotoren (CROR)

schappijen en vliegtuigverhuurders bestaande vliegtuigmo-

vormen de gulden middenweg tussen propellermotoren en

dellen versneld zullen moeten afschrijven. Wie het eerst de

straalmotoren. De eerste zijn relatief zuinig, maar de vlieg-

haalbaarheid van CROR-voortstuwing kan aantonen heeft

snelheid die ze kunnen bereiken is beperkt. Bij straalmotoren

goud in handen. De gevestigde leveranciers van vliegtuigen

is precies het omgekeerde het geval. DNW speelt een cruciale

en motorfabrikanten kunnen deze voortstuwingsdoorbraak

rol bij de ontwikkeling van deze CROR-voortstuwing. Motoren

dan ook alleen met gevaar voor eigen economisch voortbe-

met CROR beloven een potentiële verbetering van het voort-

staan aan de concurrent overlaten.

stuwingsrendement met twintig tot wel dertig procent. Een andere doorbraaktechnologie is de zogeheten innovaAls een motorfabrikant in samenwerking met Airbus of

tieve high lift. High lift-systemen bestaan uit draagkrachtver-

Boeing deze innovatie als eerste op vliegtuigen voor de korte

hogende middelen, zoals landingskleppen aan de voorrand

KANTELENDE PROPELLER GEEFT VLIEGTUIG HELIKOPTERGEDRAG De Europese helikopterfabrikant AgustaWestland coördineert, met financiële steun van de Europese Unie, de ontwikkeling van een uniek tiltrotor-vliegtuig voor de burgerluchtvaart: Erica. Erica combineert, dankzij kantelbare rotoren, de beste eigenschappen van helikopters en vliegtuigen. Een unieke eigenschap van dit innovatieve tiltrotor-vliegtuig, is dat het ook horizontaal kan starten en landen als een vliegtuig. Hierdoor kan het meer nuttige lading meenemen wanneer er voor de start of landing een gewone baan beschikbaar is. Klassieke tiltrotor-vliegtuigen kunnen niet horizontaal starten of landen.

22

en achterrand van de vleugel, zodat tijdens de start en de

Eén van de actielijnen binnen deze Kennis- en Innovatie

landing met lagere snelheden kan worden gevlogen. Innova-

Agenda Luchtvaart gaat over duurzaamheid en duurzame

tieve high lift combineert de draagkrachtverhogende kleppen

vliegtuigen. Hierbij gaat het niet alleen om nieuwe materia-

voor start en landing met de mogelijkheid om ook tijdens de

len en coatings maar ook om innovatieve en intelligente ont-

stijgvlucht en de kruisvlucht de vleugel voortdurend zijn vorm

werpsystemen en virtueel testen. Kwalificatie en certificatie

te laten aanpassen aan de optimale vorm die nodig is om de

van nieuwe duurzame vliegtuigen en voortstuwingssyste-

weerstand te minimaliseren. Deze aanpassingen bestaan dan

men kosten namelijk veel tijd en geld. De Nederlandse lucht-

uit kleine uitslagen van landingskleppen in combinatie met

vaartsector wil haar concurrentiekracht versterken door

aanpassingen in de bovenkant van de vleugel waar de rem-

materiaal en kosten te besparen met virtueel testen van vlieg-

kleppen (spoilers) aansluiten op de landingskleppen. DNW

tuigen en systemen. Dit bekort het fysieke testtraject en

speelt bij de ontwikkeling hiervan een cruciale rol. Ook Neder-

versnelt de commerciële toepassing van innovaties.

landse industriële bedrijven hebben de ambitie om op het Deze ambitie om virtueel testen te introduceren geldt ook voor de aerodynamica. Maar alvorens grote innovaties in de toekomst aerodynamisch, virtueel getest kunnen worden moeten de rekenmodellen, zoals Computational Fluid Dynamics (CFD) rekenprogramma’s, gevalideerd worden op industrieel niveau. Hiervoor zijn uitvoerige en gedetailleerde windtunnelproeven noodzakelijk. Daarom werkt het NLR in het Europese onderzoeksconsortium GOAHEAD (zie ook pag. 14) aan een database met daarin de aërodynamische eigenschappen van een complete helikopter. Om de DNW-LLF kosten voor het NLR beperkt te houden werkt het NLR dus in een Europees consorgebied van draagkrachtverhogende middelen voor opvolgers

tium. De vijftien GOAHEAD partners construeerden een heli-

van de A320/B737-families een specialist van formaat te

koptermodel uit bestaande onderdelen. Voor de romp wordt

worden. De Nederlandse luchtvaartsector wenst deze markt-

een schaalmodel (1:4) van de NH-90 helikopter gebruikt. Zo

positie op te bouwen door de krachten te bundelen, zoals is

wordt op industrieel niveau een begin gemaakt met de

verwoord in de “Kennis- en Innovatie Agenda Luchtvaart,

validatie van CFD rekenmodellen om grote innovaties op basis

stimulans voor de Nederlandse economie.”

van virtueel testen sneller commercieel te kunnen toepassen.

Bij het NLR wordt deze tiltrotor – die met 2400 omwentelingen per minuut rond-

en het effect van de flexibiliteit van de diverse bewegende delen daarop, in kaart te

draait – als een volledig vliegtuigmodel gebouwd. Het model is voorzien van een

brengen. Tijdens windtunnelproeven wordt honderd megabit per seconde aan

krachten- en momentenbalans zodat de stabiliteit en besturing van dit vliegtuig

meetgegevens verzameld.

tijdens het meten in de windtunnel direct kan worden geanalyseerd terwijl de tiltrotor-aandrijving en alle stuurvlakken actief worden bestuurd tijdens de proef-

De meetgegevens worden uiteindelijk gebruikt voor het valideren van rekenmo-

nemingen in de windtunnel. Daarnaast zijn de composieten propellerbladen voor-

dellen die zijn gebaseerd op numerieke aerodynamica. Deze rekenmodellen wor-

zien van een groot aantal sensoren waarmee onder andere de luchtdruk en de lo-

den na validatie gebruikt voor het aërodynamisch optimaliseren van de propeller-

kale vervorming op en in de bladen kunnen worden gemeten.

bladen en om het effect van de slipstroom van de propeller op het vleugelontwerp nauwkeurig te kunnen voorspellen tijdens deze voorontwerp fase. Een bijkomend

DNW windtunnelproeven spelen een belangrijke rol om de complexe luchtstro-

onderzoekspunt is het geluid dat de propeller produceert. Daarom zijn er in de

mingen door de relatief grote propeller, zoals de slipstroom langs de vleugeldelen

akoestische meetplaats van DNW ook uitgebreide geluidsmetingen uitgevoerd. Wat betekent DNW voor Nederland

23


Voor kleinere innovaties is eveneens ruimte. Neem de Seabus-

rugkeren in de damkring. Het Phoenix-ontwerp, dat een

Hydear. Dat is een kruising tussen een vliegtuig en een schip

lengte heeft van zeven meter, is getest in de Large Low-Speed

dat volgens het principe van de Wing-in-Ground effect (WIG)

Facility van DNW, waarna onderzoeksvluchten vanaf grote

met een snelheid van 120 knopen over de zee scheert. Deze

hoogte konden worden uitgevoerd.

WIG zou dankzij zijn snelheid en capaciteit om in havens aan te leggen een interessante economische niche kunnen vullen tussen traditionele vracht- en passagiersschepen en transport- en verkeersvliegtuigen. De Seabus verbruikt, althans in theorie, per vervoerd vrachtvolume twintig procent

DNW is voor de Nederlandse lucht- en ruimtevaart een belangrijke aanjager van innovatie en fungeert daarmee als motor van de kennisintensieve economie.

minder brandstof dan reguliere vrachtschepen. Een ander voorbeeld van onderzoek aan een radicaal andere

De Phoenix past in het rijtje Europese onderzoeksprojecten

vervoersmethode is de Personal Air and Land Vehicle (PAL-V).

dat de mogelijkheden inventariseert om zonder Russische of

Dit is een autogiro die moet kunnen rijden als een auto en

Amerikaanse hulp activiteiten in de nabije en verre ruimte te

vliegen als een autogiro. De PAL-V wordt wel gepresenteerd

ontplooien. Daaronder viel ook de Duitse Sänger, een futuris-

als een deeloplossing voor het filevraagstuk. Of dat zo is, zal

tisch alternatief voor de Amerikaanse Spaceshuttle. Ook bij

in de toekomst moeten blijken.

de ontwikkeling van dit ruimtevaartuig, dat als een gewoon vliegtuig kan opstijgen en dalen, was DNW nauw betrokken. Projecten zoals de Phoenix en de Sänger lijken slechts voorlopers van ambitieuzer Europese ruimteprogramma’s. Bij de verwachte toename van ruimtemiddelen voor het aan belang winnende Europese defensie- en veiligheidsbeleid is uitbreiding van de lanceercapaciteit noodzakelijk. De raketten Ariane 5 en, in de toekomst, de robuustere opvolger Ariane 6, spelen bij het verkrijgen van deze autonome toegang tot de ruimte een grote rol. DNW speelt op zijn beurt een significante rol bij de ontwikkeling van deze Europese draagraketten. Neem deze Ariane 5. Dit Europese lanceerwerkpaard draait tijdens het opstijgen gedeeltelijk om zijn as. Dit veroorzaakt complexe aërodynamische krachten en momenten, die in de windtunnels van DNW nauwkeurig in kaart zijn gebracht. Dit was geen eenmalige opdracht. Het ontwerp van de Ariane 5 wordt continu opgewaardeerd, bijvoorbeeld met nieuwe, krachtiger motoren. DNW voert in de High Speed Wind Tunnel (HST) en de Supersonic Windtunnel (SST) met enige regelmaat testen uit om te analyseren of deze modificaties de lanceer-

Ook ruimtevaartonderzoek bevindt zich in de voorhoede van

veiligheid niet compromitteren of de efficiëntie van het

technologische ontwikkelingen. Dat moet ook wel: de ruimte

ontwerp beïnvloeden. Gezien de ambitieuze plannen van

is een extreem veeleisende omgeving, zowel voor mensen

vooral Frankrijk voor de ontwikkeling van de Ariane 6 is het

als voor materieel. Zo is DNW betrokken bij de ontwikkeling

aannemelijk dat deze draagraket er zal komen. Gegeven de

van de Phoenix, een testmodel dat de vluchtkarakteristieken

hightech-expertise die DNW intussen met de andere Arianes

van een ruimtevaartuig nabootst dat na lancering moet te-

heeft opgebouwd, is het eveneens aannemelijk dat de on-

24

derzoeksopdrachten in de toekomst zullen worden gecontinueerd. Er is dan sprake van decennia aan ontwikkelingsopdrachten. Bovenstaande technologische onderzoeksprojecten zijn meestal niet eenvoudig los te zien van hun directe toepassing. Zo kan het gaan om de verbetering van de duurzaamheid van onderzochte objecten of om het vergroten van de mobiliteit. Maar DNW is tevens betrokken bij fundamenteel wetenschappelijk onderzoek waarvan toepassing, als die al komt, nog achter de horizon ligt. Ondanks decennia onderzoek zijn bijvoorbeeld over fysische karakteristieken van laminaire en turbulente stromingen nog veel elementaire vragen te stellen. Toch is ook dát onderzoek belangrijk

NEDERLANDSE AERODYNAMICA OP NIEUW KLM-VLIEGTUIG

aangezien de potentiële toepassingen veelbelovend zijn: het verkrijgen van laminaire stromingen rond vliegtuigrompen

Niet alleen de grote vliegtuigfabrikanten Airbus en Boeing weten de weg te vinden

en –vleugels versus turbulente stromingen rondom deze

naar Nederland, maar ook de kleinere fabrikanten zoals het Braziliaanse Embraer

vliegtuigdelen door het actief beïnvloeden van de locale

maken regelmatig gebruik van de uitstekende capabilities in Nederland. De Brazi-

stroming. Dit is één van de grote resterende beloftes om het

liaanse vliegtuigbouwer liet bijvoorbeeld het NLR het aërodynamisch ontwerp

brandstofgebruik significant te verminderen.

voor de vleugel van de ERJ-190 maken, terwijl de transone windtunnel experimenten voor de verificatie van de prestaties van deze regionale jet daarna door DNW

De rol van DNW bij het streven naar innovatie is dus een be-

zijn uitgevoerd.

langrijke. En die rol is nog belangrijker wanneer in ogenschouw wordt genomen dat DNW kan helpen bij het oplossen

Ogenschijnlijk kleine, subtiele aanpassingen in de vormgeving van een vleugel en

van de knelpunten die de Commissie Scheepbouwer bij een

de bevestiging aan de romp kunnen grote invloed hebben op de vliegprestaties.

vervolgonderzoek naar de vorderingen van de sleutelgebie-

Het toewerken naar een optimum, waarbij met een voorgeschreven kruisvlucht-

denstrategie rapporteerde. Een van de belangrijkste flessen-

snelheid een gewenste afstand kan worden overbrugd met een bepaalde hoeveel

halzen bij het realiseren van goed functionerende clusters

betalende lading, gebeurt in samenspel tussen rekenmethodieken en experimen-

blijkt een tekort aan voldoende gekwalificeerd personeel te

tele verificaties in de windtunnel. Synergie tussen deze theorie zoals geformuleerd

zijn. De hooggespecialiseerde expertise van DNW – die in

door het NLR en het experiment zoals uitgevoerd in DNW is de sleutel tot succes.

nauwe samenwerking met NLR tot stand komt – vormt een belangrijke pijler van de nationale luchtvaartsector en biedt

De testen bij DNW toonden bovendien aan dat het ontwerp van de zogenoemde

Nederlandse bèta’s de gelegenheid om zich deze unieke

winglets op de vleugeltippen zo efficiënt bleken te zijn dat een substantieel grotere

kennis eigen te maken. Dit is des te belangrijker gegeven het

afstand kon worden afgelegd dan met een conventionele vleugel. KLM heeft beslo-

feit dat Nederland minder mensen exact opleidt en werk

ten haar vloot voor de korte afstand te vernieuwen met dit straalvliegtuig en de

biedt dan gemiddeld binnen Europa, terwijl het aantrekken

ERJ-190 is dan ook intussen op Schiphol te bewonderen in de kleuren van KLM City-

van buitenlands gekwalificeerd personeel juist erg ingewik-

hopper.

keld is gebleken – nota bene ook een knelpunt dat door Scheepbouwer wordt gesignaleerd.


25


Concurrerende industrie voor Nederland

tieve defensie-industrie voor Nederland betekent. Specifieke expertise kan banen opleveren en waarde creëren. DNW draagt aan dit potentieel aanzienlijk bij.

De Nederlandse overheid publiceerde in 2007 de Defensie Industrie Strategie (DIS). Deze strategie is noodzakelijk geworden omdat de thuismarkt sinds het einde van de Koude Oorlog sterk is gekrompen. De Nederlandse defensie-industrie moest daarom afslanken. De DIS heeft het oogmerk om

DNW is een internationale blikvanger van het Nederlandse kennisintensieve “sleutelgebied” Hightech Systemen en Materialen.

het land, ondanks deze sanering, een militair-industriële basis te geven die de krijgsmacht op belangrijke terreinen onafhankelijkheid biedt. Wanneer het economisch verantwoord

Het geëigende voorbeeld hierbij is de Joint Strike Fighter

is om materieel bij de nationale defensie-industrie te

(JSF), de potentiële vervanger van de F-16 jachtbommenwer-

betrekken, heeft dit de voorkeur boven kopen in het buiten-

per waarmee de Koninklijke Luchtmacht is uitgerust. Vanaf

land “van de plank”. Indien dit laatste wenselijk is, bijvoor-

1998, nog ruim voordat de politieke besluitvorming over de

beeld door de complexiteit van de systemen, voorziet de DIS

aanschaf van de vervanger van de F-16 was afgerond, kreeg

in de mogelijkheid om dit materieel deskundig te testen

DNW opdrachten voor het aërodynamisch en aëro-akoes-

zodat de beste kandidaat kan worden geselecteerd. In die zin

tisch testen van Lockheed en Boeing kandidaten voor de JSF.

heeft DIS een maatschappelijke waarde. Zoals uit voorgaand

Ook kreeg DNW opdrachten voor het aërodynamisch testen

hoofdstuk over het maatschappelijke belang blijkt, speelt

van de verticaal landende en opstijgende versie van de uit-

DNW een belangrijke ondersteunende rol bij het effectueren

eindelijk door Lockheed te bouwen F-35B – een type dat in

van deze DIS. Binnen de DIS is echter terdege rekening

gebruik wordt genomen door onder andere het Amerikaanse

gehouden met het economische potentieel dat een competi-

Marine Corps.

Bij het reguliere, lawaaierige, proefdraaien hoort het vliegtuig met de neus in de wind te staan. Vandaar dat de eis was geformuleerd om een proefdraaiplaats te ontwerpen, die een goede akoestische afscherming biedt uit welke hoek de wind ook waait. In samenwerking met de industrie heeft het NLR een innovatief ontwerp gemaakt. Dit unieke, semi-afgesloten ontwerp is open voor de lucht om de motorstroming en slipstroom in goede banen te leiden, maar tegelijkertijd gesloten voor het geluid om de omwonenden niet te hinderen. Er is een windtunnelmodel van deze innovatieve, experimentele faciliteit gemaakt, schaal 1:13.5. Daarin staat een schaalmodel van een Lockheed C-135 Herculesvliegtuig voorzien van propellers met een diameter van dertig centimeter die werden aangedreven met kleine motoren. De fluctuerende krachten op de propel-

PROEFDRAAIEN VAN MOTOREN ZONDER GELUIDSOVERLAST

ler, zoals de trekkracht en het motoraandrijfkoppel, werden gemeten met behulp

De transportvliegtuigen van de Koninklijke Luchtmacht zijn gestationeerd op

cept verkregen was met behulp van een halfmodel in de kleinere LST-windtunnel,

de luchthaven Eindhoven. Dit betekent dat regelmatig, bijvoorbeeld na on-

werd de uiteindelijke validatie uitgevoerd in de grote LLF-windtunnel. Hierbij werd

derhoud, motoren moeten proefdraaien, met alle nadelige consequenties

gebruik gemaakt van een volledig model en een natuurgetrouwe representatie

voor het milieu van dien. DNW bepaalde de effectiviteit van diverse facilitei-

van de atmosferische grenslaag. Deze zogeheten ground-run-up-facility heeft haar

ten die hiervoor de beste oplossing boden, variërend van geluidswallen tot

haalbaarheid in de windtunnel bewezen en zal waarschijnlijk op vliegveld Eindho-

speciale gebouwen.

ven worden gerealiseerd.

van zogeheten roterende krachten- en koppelbalansen. Nadat een goed basiscon-

26

Het onderzoek werd uitgevoerd in zowel de High Speed Wind Tunnel als de Large Low-speed Facility en leverde miljoenen

enige euro

tientallen op.

Die

opbrengst is echter niet alleen in geld te meten. De opdracht voor het testen van één van de modernste gevechtsvliegtuigen die komende decennia in gebruik zal worden genomen, onderhoudt de high-tech faciliteiten die DNW een dergelijke aantrekkelijke partner maakt voor het uitvoeren van precies dit complexe type onderzoek. Op kleinere schaal kan dezelfde observatie worden gedaan: ook het onderzoek aan andere, bescheidener defensieprojecten, zoals het werk aan Europese helikopters, raketten en gevechtsvliegtuigen,

onderstreept

draagt bij aan de kennisbasis van DNW.

deze ambitie.

de

ernst en de schaal van

DNW steunt de Nederlandse economie dus via de DIS. De

Het multidisciplinaire testwerk dat in de windtunnels samen

high-tech faciliteiten dragen daar ook op een grootschaliger

met NLR is uitgevoerd bij de ontwikkeling van de regionale

manier aan bij: de lopende activiteiten voor vliegtuigbou-

jet ARJ-21 bewijst dat DNW uitstekend is gepositioneerd om

wers. Zo zijn alle vliegtuigmodellen van producent Airbus die

de vruchten te plukken van deze belangrijke economische

de afgelopen kwart eeuw zijn ontwikkeld bij DNW getest. De

expansie. Met andere woorden, DNW kan een voortrekkersrol

DNW-LLF is een preferred partner van Airbus. De inkomsten

spelen bij het binnenhalen van opdrachten waarvan de hele

van Airbus testwerk zijn substantieel.

Nederlandse economie kan profiteren.

De waarde die de overheid hieraan toekent, kan onder andere

Een belangrijke deel van de windtunnelmodellen die worden

worden afgelezen aan de strategische overeenkomst die het

beproefd bij DNW worden bij het NLR ontwikkeld en in de

ministerie van Economische zaken in 2005 met de Europese

NLR materiaaltechnologie faciliteit (Materials Technology) in

vliegtuigfabrikant beklonk. Deze overeenkomst waarborgt

Flevoland gemaakt. Introductie van op afstand bestuurbare

bijvoorbeeld de samenwerking tussen Airbus en de leden van de Netherlands Aerospace Group (NAG). Behalve het aërodynamisch testen van nieuwe modellen, vinden ook certificatie en ondersteunende testen van veel nieuwe verkeersvliegtuigen bij DNW plaats. Er is geen reden aan te nemen dat deze profijtelijke samen-

DNW maakt de Nederlandse Defensie Industrie Strategie (DIS) mogelijk. De DIS stelt dat hoogwaardige kennis nodig is, waarbij moet worden samengewerkt met andere overheden, binnen- en buitenlandse kennisinstituten en bedrijven.

werking in de toekomst niet nog meer vruchten afwerpt. Het is zelfs niet overdreven te stellen, dat DNW de sleutel in handen heeft waarmee de deur kan worden geopend naar

modeldelen (Smart Models) en inbedding van grote hoeveel-

de veelbelovende groeimarkt van de Chinese luchtvaart. De

heden sensoren maken het mogelijk heel efficiënt te meten.

Chinese Volksrepubliek heeft zelf de ambitie wereldkundig

Windtunnelmetingen kunnen zodoende in kortere tijd

gemaakt om in twee decennia de grootste luchttransporteur

worden uitgevoerd omdat het meetprogramma nauwelijks

ter wereld te worden – zowel op het gebied van personen als

nog hoeft te worden stopgezet om configuratiewijzigingen

van vracht. De voortvarende ontwikkeling van een familie

door te voeren aan het windtunnelmodel. Introductie van

van verkeersvliegtuigen door de Chinese luchtvaartindustrie

andere sleuteltechnologieën, o.a. op het gebied van CROR Wat betekent DNW voor Nederland

27


modellen, werpt ook haar vruchten af. Het NLR versterkt aldus de concurrentiekracht van DNW met de ontwikkeling

Strategische positionering van Nederlandse spelers

van diverse sleuteltechnologieën op het expertisegebied van de Materials Technology faciliteit in Flevoland.

DNW biedt dus “harde” baten, wezenlijke bijdragen aan het vergroten van de concurrentiekracht van de Nederlandse

De vruchtbare relaties die NLR en DNW onderhouden met de

economie – en die van Europa. Die baten zijn uit te drukken in

Nederlandse en de internationale vliegtuigindustrie dragen

welvaart en werkgelegenheid die nu en in de toekomst

direct bij aan het behoud van de Nederlandse kennisinten-

worden gegenereerd. Maar DNW levert ook indirecte

sieve werkgelegenheid. De Provincie Flevoland heeft in 2008

bijdragen aan de Nederlandse concurrentiekracht. De

een Uitvoeringsprogramma Economie gepubliceerd waarin

deelname aan DNW’s Advisory Board, een belangrijk bestuur-

de ambitie wordt uitgesproken om vijfentwintigduizend ar-

lijk orgaan binnen de instelling, geeft het NLR en andere ver-

beidsplaatsen te creëren. In dat plan is expliciet plek

tegenwoordigers van de Nederlandse luchtvaartsector direct

ingeruimd voor het vergroten van de regionale innovatie-

toegang tot de CEO’s en andere beslissers van de belangrijk-

kracht. Daartoe zijn verschillende kennisclusters gedefini-

ste mondiale luchtvaartondernemingen. Op deze manier is

eerd, zoals Geomatica en Life Sciences/medische technolo-

de Nederlandse luchtvaartsector in een vroeg stadium bij

gie. Maar er is ook een composietencluster dat is gericht op

strategische ontwikkelingen te betrekken. Dat is niet alleen theorie. Dat is al verschillende malen in de praktijk gebleken. Zo zijn Fokker Aerostructures, Fokker Landing Gear en

DNW geeft de Nederlandse luchtvaartsector een strategische positie in de arena van de meeste Europese en internationale vliegtuigontwikkelingsprogramma’s.

NEDAERO Components aan het begin van het ontwerptraject betrokken bij de ontwikkeling en productie van structuurdelen, landingsgestellen en avionicacomponenten voor de NH-90 helikopter waarmee veel Europese krijgsmachten, waaronder de Nederlandse, worden uitgerust.

de ontwikkeling en productie van deze lichtgewichtmaterialen. Analisten stellen dat deze behalve de vliegtuigindustrie

Daarnaast is DNW lid van de Netherlands Aerospace Group,

ook andere afzetgebieden kunnen hebben. Het is niet

een brancheorganisatie bestaande uit 95 Nederlandse

moeilijk te zien hoe DNW dit kenniscluster kan ondersteunen.

bedrijven die actief zijn in de luchtvaart en de luchtvaartindu-

28

MEER STARTS EN LANDINGEN PER UUR Het zog achter een vliegtuig beperkt de mogelijkheden om dicht achter elkaar te

om het ontstaan van de wervelstructuren en de complexe aërodynamische feno-

vliegen. Met slimme planningstechnieken valt die afstand – de zogeheten sepa-

menen beter te leren kennen. Daarna zijn de bevindingen getoetst in vluchtsimu-

ratie – veilig te verkleinen. Dat geeft luchthavens een belangrijke capaciteitswinst

lators alvorens vliegproeven met onder andere een Airbus A-340 verkeersvliegtuig

– en bespaart bovendien brandstof, omdat vliegtuigen tijdens een nadering niet in

uit te voeren.

de ‘wacht’ hoeven te worden gezet (holding). In de DNW-windtunnel zijn op diverse schaalgroottes in de luchtkolken achter een In een reeks projecten is gewerkt aan een methode die op een betrouwbare manier

vliegtuigvleugel stromingsmetingen verricht. Ook zijn krachten gemeten op vlieg-

het effect van zog en luchtkolken of wervels op achteropkomend vliegverkeer kan

tuigmodellen in het zog van een ander vliegtuig en werd het effect gesimuleerd van

voorspellen. Bij zijwind zijn de omstandigheden bijvoorbeeld gunstig doordat het

de stroming uit de motoruitlaat op het gedrag van de wervels. Vervolgonderzoek

zog al gauw verwaait. Stapsgewijs is onderzocht hoe groot de risico’s zijn als deze

moet het systeem gebruiksgereed maken voor Europese luchtverkeersleidingcen-

separatiemarges worden verkleind. Het onderzoek is gestart met windtunneltests

tra. Daarbij spelen Eurocontrol en de Europese vliegtuigindustrie een belangrijke rol.

strie. Omdat aerodynamica één van de wetenschappelijke

Deelname van Nederland aan DNW biedt tevens de gelegen-

disciplines is die als eerste in het ontwikkelingstraject van

heid – om de snel aan belang winnende expertise – om met

nieuwe vliegtuigen haar toepassing vindt, is DNW in de

schaalmodellen en computersimulaties ontwikkelingstrajec-

unieke positie om deuren bij buitenlandse vliegtuigfabrie-

ten te verfijnen en in te korten. De wetenschappelijke en eco-

kanten te openen voor Nederlandse bedrijven. Deze net-

nomische waarde van de combinatie DNW en NLR is hierbij

werkfunctie van DNW is van betekenis voor de luchtvaartsec-

groter dan de som der delen.

tor als geheel. Nederlandse participatie in DNW levert een schat aan technische trends, duurzaamheidontwikkelingen en marktinformatie op waarmee Nederlandse bedrijven uit de luchtvaartsector hun voordeel kunnen doen.


29

30

historie DNW De Stichting DNW is in 1976 opgericht door het Nationaal

De windtunnels voor hoge windsnelheden, zoals de HST

Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR) en het Duitse zus-

(Hoge-Snelheids Tunnel) in Amsterdam en de TWG (Transone

terinstituut Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Windtunnel) in Göttingen, waarvan het beheer voordien

Deze Duits-Nederlandse stichting heeft de grote, lage-snel-

onder verantwoordelijkheid van de nationale luchtvaartin-

heids windtunnel (de Large Low Speed Facility; de LLF)

stituten viel, zijn in 2000 om efficiëntie redenen bij DNW

gebouwd en in 1980 in gebruik genomen.

ondergebracht.

Nauwelijks een jaar later ondertekenden DNW en Airbus een

In 2004 heeft de stichting DNW haar organisatie van de

contract voor het testen van verkeersvliegtuigen.

windtunnelexploitatie afgeslankt door over te gaan op slechts twee business units, wat tot een verdere verbetering

In 1996 kwamen ook de DLR NWB lage snelheidswindtunnel

van de efficiëntie heeft geleid.

in het Duitse Braunschweig en de NLR LST lage snelheidswindtunnel in het Nederlandse Marknesse onder de hoede

In 2006 is door de Stichting DNW, mede namens NLR en DLR,

van DNW.

en het Franse ONERA de Aero Testing Alliance (ATA) opgericht, een Europees Economisch Samenwerkingsverband, met de intensivering van Europese samenwerking op windtunnelgebied als doel.


31

32

DNW windtunnels In deze sectie worden DNW faciliteiten onder verdeeld in drie categorieën: lage-snelheids windtunnels, transone windtunnels en supersone windtunnels. Vliegtuigen starten en landen bij lage snelheden. De DNW lage-snelheids windtunnels, gerangschikt van groot naar klein, zijn:

Large Low speed Facility (LLF)

Lage-Snelheids Windtunnel (NWB)

Marknesse, Nederland: lage-snelheids windtunnel met

Braunschweig, Duitsland: windtunnel voor lage windsnel-

diverse, grote meetplaatsen waardoor complete vliegtuig-

heden met speciale mogelijkheden. Voor het meten van sta-

modellen inclusief werkende motoren en de relatieve

biliteit in de vlucht beschikt deze windtunnel over een bewe-

beweging ten opzichte van de landingsbaan, door middel

gingssysteem voor vliegtuigmodelbewegingen. Dit is van

van een zogeheten moving belt, kunnen worden getest.

belang om de stabiliteit en besturing van een vliegtuig

Tevens geschikt voor aëro-akoestische tests aan helikopters,

optimaal te kunnen ontwerpen. De afmetingen van de NWB

vliegtuigmotoren en onderdelen zoals landingsgestellen.

liggen tussen die van de LLF en de LST.

Lage-Snelheids Windtunnel (LST) Marknesse, Nederland: windtunnel voor het testen bij lage windsnelheden van bijvoorbeeld luchtinlaten, straalmotoren, straalomkeerders en propellers, zowel op functionaliteit als op het gebied van geluidsproductie. Ook de aerodynamica van helikopters en schepen wordt hierin getoetst.

Cryogene Windtunnel (KKK) Keulen, Duitsland: lage-snelheids windtunnel waarvan de luchtstroom kan worden afgekoeld door het inspuiten van vloeibare stikstof. Dit is onder meer van belang voor het simuleren van starten landingscondities op ware grootte.

Hoge Druk Windtunnel (HDG) Göttingen, Duitsland: speciale onderzoekswindtunnel voor zeer lage snelheden met een luchtdruk die is te variëren van één tot honderd atmosfeer. Dit is onder meer van belang voor het bestuderen van schaaleffecten bij zeer lage snelheden.


33

Straalverkeersvliegtuigen kruisen bij transone snelheden.

Cryogene Ludwieg Tube (KRG)

De transone windtunnels van DNW zijn de volgende drie:

Göttingen, Duitsland: onderzoekswindtunnel voor subsone tot transone snelheden waarvan de luchtstroom kan worden

Hoge-Snelheids Windtunnel (HST)

afgekoeld door het inspuiten van vloeibare stikstof. Dit is

Amsterdam, Nederland: deze transone windtunnel is

onder meer van belang voor het simuleren van kruisvlucht-

ontworpen voor proefnemingen met snelheden van net

condities op ware grootte.

onder en net boven de geluidsbarrière. Tests kunnen worden uitgevoerd in een luchtstroom onder overdruk tot vier keer

Supersoon testen wordt afgedekt door de volgende twee

de normale atmosferische druk. Ontwerpen van zowel

supersone windtunnels:

militaire als civiele vliegtuigen kunnen hierin worden getest bij transone snelheden en op een schaal die groter is dan de

SuperSonische Windtunnel (SST)

TWG – zie hierna.

Amsterdam, Nederland: een supersone-snelheids windtunnel waarin bijvoorbeeld militaire vliegtuigen, lanceerders, raketten en ruimtevaartuigen worden getest op grote schaal en bij snelheden tot viermaal die van het geluid (getal van Mach 4).

Ludwieg tube (RWG) Göttingen, Duitsland: de zogeheten Ludwiegbuis genereert een supersonische luchtstroom door lucht onder hoge druk door een taps toelopende buis te persen. Dit type windtunnel is geschikt voor het testen, op kleinere schaal, van raketten en voorwerpen die terugkeren in de dampkring. In deze buis kunnen snelheden tot zeven keer de geluidssnelheid worden bereikt. Ten slotte beschikt DNW ook over een ijkfaciliteit voor luchtmotoren:

Engine Calibration Facility (ECF) Marknesse, Nederland: een faciliteit waarin modellen van

Transonische Windtunnel (TWG) Göttingen,

Duitsland:

deze

transone

windtunnel

nieuwe ontwerpen van luchtmotoren kunnen worden gekais

ontworpen voor proefnemingen met snelheden van net onder tot net boven de geluidsbarrière. Ontwerpen van zowel raketten, als militaire en civiele vliegtuigen kunnen hierin worden getest.

34

libreerd voor later gebruik in DNW-windtunnels.


35

Colofon Auteur Menno Steketee

Co-auteur en redacteur Bas Oskam

Samenstelling NLR/DSSB

Vormgeving & productie NLR Multimedia Groep

Fotografie pag 4 (top) pag 6 en 7 pag 13 pag 19 pag 20 pag 24 pag 25 pag 27 pag 28 pag 29 pag 36

© Lockheed Martin © Davric © Jose Munoz © ESA-CNES-Arianespace © Jonas Herjeby © Spark Design Engineering © Embraer © Lockheed Martin © Caucfly © Tim de Groot © Ralph Duenas

Druk drukkerij WC den Ouden

Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium Anthony Fokkerweg 2 1059 CM Asterdam Postbus 90502 1006 BM Amsterdam Telefoon E-mail Website

020 511 31 33 [email protected] www.nlr.nl

ISBN/EAN: 978-94-90472-02-3 © NLR - oktober 2010

het belang van dnw voor nederland

Recommend Documents