Aeroelastische Flügel sparen Kerosin ein - erstmals im Feldversuch getestet

Neue Technologien für leichtere, aber trotzdem äußerst stabile Tragflächen sollen das Fliegen bald umweltfreundlicher und günstiger werden lassen. Auf dem Flugplatz Oberpfaffenhofen haben Forscher der Technischen Universität München (TUM) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Rahmen des europäischen Projekts FLEXOP erstmals sogenannte aeroelastische Flügel getestet.

Die Flügel, die auf dem Flugplatz Oberpfaffenhofen zum ersten Mal gestartet sind, hat das DLR zusammen mit der Universität Delft entwickelt. Sie bestehen aus Kohlefasern. Durch eine spezielle Ausrichtung der Fasern beim Aufbau des Flügels konnte sein Biege- und Torsionsverhalten beeinflusst werden. Wird der Flügel durch die Luftkräfte gebogen, dreht er sich gleichzeitig und weicht den Windlasten sozusagen aus, so Wolf-Reiner Krüger vom Göttinger DLR-Institut für Aeroelastik.

Anti-Flatter-Flügel entwickelt

Da Flügel mit größerer Spannweite und geringerem Gewicht weniger Widerstand erzeugen und daher energieeffizienter sind, könnte durch den effizienteren Auftrieb Kerosin eingespart und so die Emissionen und Kosten verringert werden. Der limitierende Faktor für den Bau solcher Flügel ist jedoch das aerodynamische Phänomen des Flatterns. Durch den Luftwiderstand sowie Windböen schaukeln sich die Schwingungen der Tragflächen immer weiter auf.

Nach Sebastian Köberle, wissenschaftlicher Mitarbeiter am TUM-Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme, führt das Flattern zur Materialermüdung. Das kann sogar so weit gehen, dass der Flügel abreißt. Zwar beginnt jeder Flügel laut dem Experten bei einer bestimmten Geschwindigkeit zu flattern - aber kürzere und dickere Flügel besitzen strukturell eine höhere Steifigkeit und damit Stabilität. Flügel mit mehr Spannweite genauso stabil und steif zu bauen, würde also gleichzeitig mehr Gewicht bedeuten, unterstreicht Köberle.

Mehr Fracht, weniger Sprit

Der zweite im Projekt entwickelte supereffiziente Flatterflügel ist ein Entwurf der TUM. Er besteht aus Glasfasern. Kommt es zum Flattern, werden die äußeren Klappen ausgefahren. Sie wirken dabei wie Dämpfer. Die eingebaute am DLR entwickelte aktive Regelung der Klappen vergrößert die Möglichkeiten für eine wesentlich leichtere Bauweise maßgeblich, so Gertjan Looye vom Oberpfaffenhofener DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik, der den DLR-Anteil am Projekt leitet.

Ein zweites System wird vom Computer and Automation Research Institute der ungarischen Akademie der Wissenschaften entwickelt. Projektleiter Bálint Vanek: Mit einem solchen Flügel könnten künftig 20 Prozent mehr Fracht transportiert werden. Da die Technologie sehr komplex ist, werden die Tests an diesem Flügel erst zu einem späteren Zeitpunkt stattfinden. (pte, Fügemann)

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