Martin Lehmann vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit steht vor einem kleinen Modell einer Tragfläche. Er zeigt auf die Vorderkante des Profils. Schaut man genau hin, sieht man, dass sich ganz langsam die Form des Flügels ändert. Gemächlich krümmt sich die Vorderkante.
"Das geht darum, möglichst geringe Lärmabstrahlung zu haben, hier im Bereich der Vorderkante. Man hat das Problem bisher, dass also diese sogenannten High-Lift-Devices also Hochauftriebsmittel auch durchaus sehr laut werden. Also Fahrwerke und Tragflächen durchaus so laut wie das Triebwerk im Landeanflug. Und hier ist die Idee eben, einige dieser Lücken im Flügel einzusparen, indem wir hier einen Morphing Wing entwickeln, wo wir möglichst wenig Spalte haben, in denen die Luft verwirbelt wird."
Ein so genannter Morphing Wing ist eine in sich bewegliche, also flexible, Tragfläche. Dort wo sich sonst der Vorflügel in Form sichtbarer Klappen zeigt, sieht man hier auf den ersten Blick nichts. Denn die Mechanik ist unter flexiblem Material versteckt. Der Vorteil: Es gibt keine Spalten, in denen sich der Wind stauen kann. Und das bedeutet, es gibt weniger Geräusche. Außerdem wird so der Luftwiderstand verringert, was wiederum den Treibstoffverbrauch senkt.
"Wir haben hier quasi eine Haut, die flexibel ist, die sich hier frei bewegen kann und eine innere Mechanik, die das ganze halt einstellt. Und sie sehen jetzt hier an dem Flügel Verbiegungen, Verwindungen im Prinzip, der Vorderkante, die also damit für höheren Auftrieb sorgen. Das ist jetzt hier noch kein großer Winkel, in etwa fünf bis zehn Grad und das wollen wir jetzt im Windkanal untersuchen, aber in einem akustischen Windkanal, wo wir eben auch akustische Messungen machen können."
Die flexible Tragfläche ist aber nur ein Ansatz, um Flugzeuge leiser und umweltverträglicher zu machen. Auf dem Messestand des Fraunhofer-Instituts ragt noch ein zweites, deutlich größeres Tragflächenmodell in Richtung Hallendecke. Daneben ein Computermonitor. Davor steht Valerio Carli. Der Leiter des Teilprojekts "Green Regional Aircraft" von Clean Sky bei Fraunhofer drückt mit seinem Zeigefinger auf die Oberfläche des Flügels. Auf dem Bildschirm zeigen sich wirre Linien.
"Das ist vier Meter lang und in dieser Struktur sind 36 unterschiedliche Sensoren so eingebaut. Die sorgen dafür, dass die Dehnung, also die allgemeine Verformung des Flügels gezeigt wird. Und wie sie hier auf dem Bildschirm sehen können, können Sie die sogenannten optischen Sensoren, also die Signale dieser optischen Signale sehen. Also wenn ich hier drücke, können Sie sehen, wie die Verformung der Sensoren gezeigt wird und wie dann die Verformung der Sensoren, die Verformung der Struktur entspricht."
Mithilfe der Sensoren wollen die Forscher die Tragflächen eines Flugzeugs genauer untersuchen. Wo gibt es die größten Belastungen? Was muss der Flügel aushalten? Sind diese Fragen geklärt sollen die Tragflächen bei gleichem Auftrieb flacher und leichter werden. Doch noch stehen die Forscher sowohl bei den sensorbestückten Flügeln als auch bei den flexiblen Morphing Wings am Anfang.
"Die erste Phase des Projekts ist für die Entwicklung der Technologie und wir haben schon die ersten Ergebnisse im Bereich Simulation, Fertigung von [...] und kleinere Strukturen, um die Technologien zu validieren. Die Endziele sind ein Ground Demonstrator zu bauen. Das bedeutet, ein echtes Flugzeug oder einen Teil davon und kleinere Sub Components oder Unterstrukturen eines Flugzeugs im Flight zu testen. Also fliegen mit innovativen Technologien."
Die Ergebnisse der Forschungsprojekte sollen in einigen Jahren vorerst in die Entwicklung kleinerer Flugzeuge, wie sie im Regionalverkehr fliegen, einfließen. Aber auch große Jumbos sollen damit später einmal leiser und sparsamer werden.
"Das geht darum, möglichst geringe Lärmabstrahlung zu haben, hier im Bereich der Vorderkante. Man hat das Problem bisher, dass also diese sogenannten High-Lift-Devices also Hochauftriebsmittel auch durchaus sehr laut werden. Also Fahrwerke und Tragflächen durchaus so laut wie das Triebwerk im Landeanflug. Und hier ist die Idee eben, einige dieser Lücken im Flügel einzusparen, indem wir hier einen Morphing Wing entwickeln, wo wir möglichst wenig Spalte haben, in denen die Luft verwirbelt wird."
Ein so genannter Morphing Wing ist eine in sich bewegliche, also flexible, Tragfläche. Dort wo sich sonst der Vorflügel in Form sichtbarer Klappen zeigt, sieht man hier auf den ersten Blick nichts. Denn die Mechanik ist unter flexiblem Material versteckt. Der Vorteil: Es gibt keine Spalten, in denen sich der Wind stauen kann. Und das bedeutet, es gibt weniger Geräusche. Außerdem wird so der Luftwiderstand verringert, was wiederum den Treibstoffverbrauch senkt.
"Wir haben hier quasi eine Haut, die flexibel ist, die sich hier frei bewegen kann und eine innere Mechanik, die das ganze halt einstellt. Und sie sehen jetzt hier an dem Flügel Verbiegungen, Verwindungen im Prinzip, der Vorderkante, die also damit für höheren Auftrieb sorgen. Das ist jetzt hier noch kein großer Winkel, in etwa fünf bis zehn Grad und das wollen wir jetzt im Windkanal untersuchen, aber in einem akustischen Windkanal, wo wir eben auch akustische Messungen machen können."
Die flexible Tragfläche ist aber nur ein Ansatz, um Flugzeuge leiser und umweltverträglicher zu machen. Auf dem Messestand des Fraunhofer-Instituts ragt noch ein zweites, deutlich größeres Tragflächenmodell in Richtung Hallendecke. Daneben ein Computermonitor. Davor steht Valerio Carli. Der Leiter des Teilprojekts "Green Regional Aircraft" von Clean Sky bei Fraunhofer drückt mit seinem Zeigefinger auf die Oberfläche des Flügels. Auf dem Bildschirm zeigen sich wirre Linien.
"Das ist vier Meter lang und in dieser Struktur sind 36 unterschiedliche Sensoren so eingebaut. Die sorgen dafür, dass die Dehnung, also die allgemeine Verformung des Flügels gezeigt wird. Und wie sie hier auf dem Bildschirm sehen können, können Sie die sogenannten optischen Sensoren, also die Signale dieser optischen Signale sehen. Also wenn ich hier drücke, können Sie sehen, wie die Verformung der Sensoren gezeigt wird und wie dann die Verformung der Sensoren, die Verformung der Struktur entspricht."
Mithilfe der Sensoren wollen die Forscher die Tragflächen eines Flugzeugs genauer untersuchen. Wo gibt es die größten Belastungen? Was muss der Flügel aushalten? Sind diese Fragen geklärt sollen die Tragflächen bei gleichem Auftrieb flacher und leichter werden. Doch noch stehen die Forscher sowohl bei den sensorbestückten Flügeln als auch bei den flexiblen Morphing Wings am Anfang.
"Die erste Phase des Projekts ist für die Entwicklung der Technologie und wir haben schon die ersten Ergebnisse im Bereich Simulation, Fertigung von [...] und kleinere Strukturen, um die Technologien zu validieren. Die Endziele sind ein Ground Demonstrator zu bauen. Das bedeutet, ein echtes Flugzeug oder einen Teil davon und kleinere Sub Components oder Unterstrukturen eines Flugzeugs im Flight zu testen. Also fliegen mit innovativen Technologien."
Die Ergebnisse der Forschungsprojekte sollen in einigen Jahren vorerst in die Entwicklung kleinerer Flugzeuge, wie sie im Regionalverkehr fliegen, einfließen. Aber auch große Jumbos sollen damit später einmal leiser und sparsamer werden.