Innovation & Forschung
DLR arbeitet an grünen Flugzeugen
Um im Flugverkehr wirtschaftlicher und umweltfreundlicher zu werden, arbeitet die Forschung kontinuierlich auch an leichteren Strukturen. Ein Projekt ist das iGREEN (integrated green aircraft - integriertes grünes Flugzeug) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Hierbei werden die aeroelastischen Auswirkungen verschiedener Bauteile für zukünftige treibstoffsparende, „grüne" Flugzeuge untersucht.
12.01.2011
Grünes Flugzeug: Künftig mit großen Triebwerken und schlankeren Flügeln. Grafik: DLR
Laut DLR sollen dabei Sicherheit und Komfort für die Passagiere gleichermaßen gewährleistet werden. Eine große Herausforderung im Flugzeugleichtbau stellen vor allem Böen dar. Flügel und das Leitwerk können zu schwingen beginnen und die Passagiere an Bord durchrütteln.
„Wir haben herausgefunden, dass unsere Berechnungsmethoden bezüglich der Einflüsse von Böen verbessert werden müssen, um damit die Möglichkeit zu schaffen, in Zukunft noch leichter zu bauen", erklärt Ralph Voß vom Göttinger DLR-Institut für Aeroelastik im Interview. „Unsere aktuellen Werkzeuge hierfür, also numerische Berechnungsverfahren, sind gut. Wir sind auf dem richtigen Weg zu einem grünem Flugzeug."
Derzeit untersucht das DLR in einem Göttinger Windkanal das Modell eines Flügels und Leitwerks in Leichtbauweise, und ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit sogenannten Laminarflügeln. Hierbei strömt die Luft gleichmäßig und eng anliegend über fast den gesamten Flügel. Bei normalen Flügeln kommt es bereits an der Vorderkante zu turbulenten Verwirbelungen, die die Wirksamkeit eines Flügels beeinträchtigen. Ein Laminarflügel verspricht geringeren Luftwiderstand und spart Treibstoff.
„Wir wollen einen Beitrag zu der Frage liefern, wie Flügel in Zukunft gebaut werden müssen, um besser, umweltfreundlicher und leistungsfähiger zu sein", unterstreicht Voß. Vorteile in der Aerodynamik können unbekannte Auswirkungen mit sich bringen: „Das Schwingungsverhalten eines solchen Flügels in der Luft ist bislang noch nicht erforscht worden", so Voß. Das Flügelmodell wird in dem 50 Meter langen Windkanal von Luft umströmt. Dabei werden Flugbedingungen in der Nähe der Schallgeschwindigkeit simuliert.
Vor 2020 kein grünes Flugzeug
Sensoren messen die Druckverteilung und auftretende Schwingungen. Wie eine Fahne im Wind können auch Flügel in der Luft zu schwingen anfangen. Die dabei auftretenden Phänomene untersucht die Wissenschaft der Aeroelastik. Würden solche Phänomene nicht beachtet, kann es zum sogenannten Flattern kommen. Das Flugzeug wird unkontrollierbar und droht abzustürzen.
Ziel der Experimente ist die Entwicklung von Computermodellen, die den Fluggesellschaften und Flugzeugbauern für Entwürfe künftiger 'grüner' Flugzeuge dienen. „Wir haben uns im DLR in Abstimmung mit den Vorstellungen der Fluggesellschaften und Flugzeugbauer Ziele gesetzt, wie zum Beispiel den Widerstand eines Laminartragflügels um zehn Prozent zu reduzieren, was auch einige Prozent weniger Treibstoff bedeutet. Es geht um wenige Prozent, aber die sind entscheidend für die Kosten", erläutert der Experte. „In den nächsten fünf Jahren ist jedoch noch nicht mit einem grünen Flugzeug zu rechnen. Nach 2020 ist es schon wahrscheinlicher."
„Wir haben herausgefunden, dass unsere Berechnungsmethoden bezüglich der Einflüsse von Böen verbessert werden müssen, um damit die Möglichkeit zu schaffen, in Zukunft noch leichter zu bauen", erklärt Ralph Voß vom Göttinger DLR-Institut für Aeroelastik im Interview. „Unsere aktuellen Werkzeuge hierfür, also numerische Berechnungsverfahren, sind gut. Wir sind auf dem richtigen Weg zu einem grünem Flugzeug."
Derzeit untersucht das DLR in einem Göttinger Windkanal das Modell eines Flügels und Leitwerks in Leichtbauweise, und ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit sogenannten Laminarflügeln. Hierbei strömt die Luft gleichmäßig und eng anliegend über fast den gesamten Flügel. Bei normalen Flügeln kommt es bereits an der Vorderkante zu turbulenten Verwirbelungen, die die Wirksamkeit eines Flügels beeinträchtigen. Ein Laminarflügel verspricht geringeren Luftwiderstand und spart Treibstoff.
„Wir wollen einen Beitrag zu der Frage liefern, wie Flügel in Zukunft gebaut werden müssen, um besser, umweltfreundlicher und leistungsfähiger zu sein", unterstreicht Voß. Vorteile in der Aerodynamik können unbekannte Auswirkungen mit sich bringen: „Das Schwingungsverhalten eines solchen Flügels in der Luft ist bislang noch nicht erforscht worden", so Voß. Das Flügelmodell wird in dem 50 Meter langen Windkanal von Luft umströmt. Dabei werden Flugbedingungen in der Nähe der Schallgeschwindigkeit simuliert.
Vor 2020 kein grünes Flugzeug
Sensoren messen die Druckverteilung und auftretende Schwingungen. Wie eine Fahne im Wind können auch Flügel in der Luft zu schwingen anfangen. Die dabei auftretenden Phänomene untersucht die Wissenschaft der Aeroelastik. Würden solche Phänomene nicht beachtet, kann es zum sogenannten Flattern kommen. Das Flugzeug wird unkontrollierbar und droht abzustürzen.
Ziel der Experimente ist die Entwicklung von Computermodellen, die den Fluggesellschaften und Flugzeugbauern für Entwürfe künftiger 'grüner' Flugzeuge dienen. „Wir haben uns im DLR in Abstimmung mit den Vorstellungen der Fluggesellschaften und Flugzeugbauer Ziele gesetzt, wie zum Beispiel den Widerstand eines Laminartragflügels um zehn Prozent zu reduzieren, was auch einige Prozent weniger Treibstoff bedeutet. Es geht um wenige Prozent, aber die sind entscheidend für die Kosten", erläutert der Experte. „In den nächsten fünf Jahren ist jedoch noch nicht mit einem grünen Flugzeug zu rechnen. Nach 2020 ist es schon wahrscheinlicher."
Quelle: UD / pte
