Luftfahrt: Nasa testet verformbare Flügel mit Formgedächtnislegierung

Das Prinzip ist nicht neu, die Technik schon: Die Nasa will Überschallflugzeuge effizienter machen, indem sie die Flügelspitzen verformt. Die Aktoren dafür sind mit einer neuen Technik ausgestattet und deshalb leichter und praktischer als die, die früher eingesetzt wurden.

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Experimentelles Flugzeug Ptera mit verformbaren Tragflächen: Material nimmt eine neue Form an.
Experimentelles Flugzeug Ptera mit verformbaren Tragflächen: Material nimmt eine neue Form an. (Bild: Nasa)

Schneller fliegen mit modifizierbaren Flügeln: Die US-Luft- und Raumfahrtbehörde National Aeronautics And Space Administration (Nasa) testet Tragflächen, deren Spitzen im Flug nach oben oder unten geklappt werden können. Sie sollen Überschallflugzeuge, aber auch Verkehrsmaschinen effizienter machen.

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Dass Flügel, die ihre Form verändern können, praktisch sind, ist schon länger bekannt. In den 1960er Jahren hat die Nasa damit experimentiert. Das Problem war bisher, dass sich das nur mit Motoren und hydraulischen Systemen umsetzen ließ, die schwer und sperrig sind. Das soll sich ändern.

Flügelspitzen werden nach oben oder unten geklappt

Im Projekt Spanwise Adaptive Wing (SAW) setzt die Nasa neuartige Aktoren ein, die die Flügelspitze um 70 Grad nach oben und nach unten klappen. Diese sollen nur ein Fünftel der bisher gesetzten Systeme wiegen.

In den Aktoren sind Materialien mit einem Formgedächtnis integriert. Das sind Materialien, die unter bestimmten Bedingungen ihre Form verändern. In dem Fall passiert das, wenn die Formgedächtnislegierung erwärmt wird. Dann erzeugt sie eine Drehbewegung, die die Flügelspitze nach oben oder unten bewegt. Kühlt das Material ab, kehrt es wieder in seine alte Form zurück.

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Faltbare Flügel habe es in der Vergangenheit schon gegeben. Ziel sei gewesen, zu zeigen, dass das mit Hilfe der Formgedächtnislegierungen machbar sei. Diese Technik sei kompakt und leicht und lasse sich an passenden Stellen im Flugzeug positionieren, sagt Othmane Benafan, stellvertretender wissenschaftlicher Leiter des SAW-Projekts. "Wir wollten herausfinden: Können wir Flügel im Flug bewegen, können wir sie nach Belieben in jede Position steuern, in der wir aerodynamische Vorteile daraus ziehen, und können wir das mit dieser neuen Technik?"

Die Nasa hat diese Flügel an dem unbemannten Prototype Technology-Evaluation Research Aircraft (Ptera) getestet. Derzeit lässt sich die Flügelspitze allerdings nur in eine Richtung klappen: entweder nach unten oder nach oben. Um die andere Richtung zu testen, musste die Tragfläche jeweils anders montiert werden.

Überschallflugzeuge sollen effizienter werden

Die verformbaren Flügel sollen vor allem bei Überschallflugzeugen eingesetzt werden: Die Flügelspitze soll unter anderem den Luftwiderstand reduzieren und die Leistung erhöhen, wenn das Flugzeug von Unterschallgeschwindigkeit zu Überschallgeschwindigkeit übergeht. Das soll Überschallflugzeuge effizienter machen.

Aber auch konventionelle Verkehrsflugzeuge sollen profitieren: Sie werden dadurch einfacher steuern, was dem Piloten die Arbeit erleichtert. Außerdem könnte ein Flugzeug dann anders konstruiert werden, so dass es leichter wird und weniger Treibstoff benötigt.

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