Gelöcherte Flugzeugflügel senken Kerosinbedarf

Ein Fünftel weniger Luftwiderstand durch Mikrodüsen

Aufgrund des hohen Luftwiderstands brauchen Flugzeuge Unmengen Kerosin (Foto: Airbus/Goussé)

Warwick/München (pte003/27.05.2009/06:10) Mikrodüsen auf den Tragflächen könnten Flugzeugen zu einem deutlich geringeren Luftwiderstand und damit auch zu weniger Treibstoffbedarf verhelfen. Das behaupten Forscher der Universität Warwick http://www.warwick.ac.uk . Das Grundprinzip ihrer Innovation beruht auf hunderttausenden kleinen Löcher an der Oberfläche, unter denen sich Luftkammern befinden. Im Flug führe das zu einem Effekt namens Helmholz-Resonanz. "Es ist praktisch dasselbe, wie wenn man über einen Flaschenhals bläst. Luft wird dabei in einen Hohlraum gepresst, in dem sich der Druck erhöht. Dieser schiebt die Luft wieder nach außen und erzeugt dabei eine Oszillation", erklärt Forschungsleiter Duncan Lockerby. Träger der Forschung sind das Engineering and Physical Science Research Council und der Flugzeughersteller Airbus.

"Etwa die Hälfte des Luftwiderstandes eines Flugzeuges geht auf Reibungseffekte an der Oberfläche zurück. Alle Maßnahmen, die die Reibung verringern, können daher wesentlich zu geringerem Kerosinverbrauch und somit auch niedrigeren Treibstoffkosten führen", so Lockerby. Die Mikrodüsen reduzierten den Widerstand um bis zu 40 Prozent und den Kerosinbedarf um bis zu 20 Prozent. Die Wirkung habe sich im Windkanal bestätigt, man habe jedoch bisher noch nicht entschlüsseln können, was genau den Ausschlag für die niedrigere Reibung gab. "Angesichts des Drucks durch den Klimawandel ist es jedoch notwendig, diese Forschung weiter voranzutreiben", betont Lockerby. Derzeit werden in einem mehrjährigen Projekt die genauen physikalischen Grundlagen erforscht, im Jahr 2012 wollen die Forscher schließlich neue Flügel für den Testbetrieb präsentieren.

Weltweit untersuchen Forscher, wie der Widerstand von Flugzeugen weiter reduziert werden kann. "Einerseits will man durch die Formgebung die wandnahe Strömung beeinflussen, was bei Kleinflugzeugen etwa durch einen größeren Anteil laminarer Strömung geschehen kann, die geringeren Reibungswiderstand bedeutet. Andere Methoden wie die präsentierte gehen einen aktiven Weg, indem sie den Umschlag der wandnahen Strömung vom laminaren zum turbulenten Zustand hinauszögern", erklärt Christian Breitsamter vom Lehrstuhl für Aerodynamik der TU München http://www.aer.mw.tum.de im pressetext-Interview. Für künftige Verkehrsflugzeuge werden umfangreiche Forschungsarbeiten zur Laminarhaltung der Strömung vorgenommen. Es könnte nötig sein, dafür die Fluggeschwindigkeiten etwas zu verringern, was sich in einer geringeren Pfeilung der Tragflächen äußert. Andere aerodynamischen Maßnahmen würde der Durchschnittspassagier jedoch optisch kaum wahrnehmen.

Dabei ist die verbesserte Aerodynamik nur eine Maßnahme unter vielen, die in Zukunft zu einer Verringerung des Kerosinverbrauchs beitragen könnten. "Einen großen Effekt hat auch die Verringerung des Flugzeug-Leergewichts", so die Prognose Breitsamters. Die Steuerung der Klappen wird etwa noch immer von einer gewichtigen Hydraulik angetrieben und könnte in Zukunft durch Elektrik ersetzt werden, bessere Antriebe könnten ebenfalls zu höherer Treibstoffeffizienz führen. Die tatsächliche Verbesserung, die man sich durch derzeit geplante Maßnahmen erhofft, bewege sich im Bereich von Zehntausendstel des sogenannten Widerstandbeiwerts. "Solche kleinen Änderungen haben für die Gesamtheit der Flotte jedoch große Auswirkungen", erklärt der Münchner Aerodynamiker gegenüber pressetext.

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