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Effizienter fliegen

Neue Flügel sparen Millionen Liter Kerosin

Sechs Prozent weniger Treibstoff - das hört sich nicht viel an. Der Flugverkehr könnte dadurch aber Millionen Liter Kerosin sparen. Laut Wissenschaftlern ist das jetzt möglich.

Der Andrang auf den Flughäfen ist enorm: Rund 2,2 Milliarden Menschen steigen jährlich in den Flieger, sei es für den Urlaub oder für eine Geschäftsreise. Und es werden zunehmend mehr. Doch die Vielfliegerei hat einen Haken: Die Jets pusten Schadstoffe in die Luft, die die Umwelt belasten. Airlines, Flugzeugbauer und Wissenschaftler arbeiten daher daran, den Kerosinverbrauch der Flugzeuge zu senken und damit auch die Umwelt zu schonen. So beispielsweise im EU-Projekt Saristu, kurz für Smart Intelligent Aircraft Structures.

Bewegliche Bauteile mit neuer "Haut"

Vögeln können ihre Federn während des Fluges an die Luftströmung anpassen und dadurch mit geringem Aufwand atemberaubende Manöver fliegen. Bei Flugzeugen sind die Bauteile dagegen starr - so auch die Landeklappe. Sie ist an der Hinterkante des Flügels angebracht und wird zur Landung ausgefahren. In sich ist sie jedoch unbeweglich, sie wird lediglich um eine Achse gedreht. Das soll sich durch Saristu ändern.

"Die Landeklappen sollen sich künftig während des Fluges an die Strömungen anpassen und so die Aerodynamik verbessern", erklärt Martin Schüller, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz. Die Mechanik, die sich in der Landeklappe befindet und sie entsprechend verformt, haben die Forscher bereits entwickelt.

Bewegen kann sich die Landeklappe mit Hilfe der Mechanik. Das klappt jedoch nur dann, wenn auch ihre "Haut" beweglich und dehnbar ist. Daran arbeiten die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen."Wir haben eine Silikonhaut kreiert, in der sich starre und weiche Elemente abwechseln", verrät Andreas Lühring, Wissenschaftler am IFAM. "Insgesamt besteht die Haut aus fünf harten und drei weichen Bereichen, außen spannt sich eine Silikonhaut darüber."

Simulation des »FlexModuls« für Morphing im Wingtip-Bereich. Farbig dargestellt ist die mögliche Verformung – grau darunter der Normalzustand (Copyright: Fraunhofer IFAM)

Auch in die Flügelspitzen kommt Bewegung

Sechs Prozent Kerosin lassen sich nicht durch eine einzige Verbesserung einsparen – dazu ist eine ganze Reihe von Ansätzen nötig. In einem zweiten Teilprojekt widmen sich die Forscher vom IFAM daher dem Wingtip, also der Flügelspitze. Das Konsortium von Saristu hat eine Klappe entwickelt, die in der Flügelspitze angebracht ist und ihre Form während des Fluges so verändert, dass der Luftwiderstand möglichst klein ist. Doch zwischen Klappe und feststehendem Flügel darf kein Spalt entstehen, denn dieser würde den Effekt wieder zunichte machen.

»Wir haben daher ein elastisches Verbindungselement entwickelt, und zwar von der chemischen Zusammensetzung über die Verfahrenstechnik bis hin zur Herstellung des Bauteils«, sagt Lühring. Das Bauteil behält seine Elastizität über den gesamten Temperaturbereich zwischen 80 Grad Celsius und minus 55 Grad Celsius – und trotzt zudem der starken Windbelastung.

Vier Prototypen sind bereits in der Testphase. Funktioniert die Mechanik? Werden die Kräfte richtig übertragen? Auch ein Test im Windkanal steht an. Auf der Messe ILA Berlin Air Show vom 20. bis 25. Mai stellen die Forscher den Prototyp vor.


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