Luftfahrt: Nasa und Boeing: Adaptive Flügel bestehen Härtetest
Nasa und Boeing(öffnet im neuen Fenster) haben einen Fortschritt bei der Entwicklung hocheffizienter Flugzeugtragflächen erzielt. Im transsonischen Windkanal des Nasa Langley Research Center in Virginia haben die Partner eine Testreihe zur sogenannten Adaptive Wing Technology Maturation (AWTM) abgeschlossen. Das Ziel dieser Forschung ist es, das Problem des Flutters – aerodynamisch bedingte Schwingungen – bei extrem dünnen und langen Tragflächen in den Griff zu bekommen.
Diese Flügelformen sind für die Luftfahrtindustrie von großem Interesse, da sie den Luftwiderstand reduzieren. Allerdings neigen solche flexiblen Strukturen bei hohen Geschwindigkeiten zu Instabilitäten, die schlimmstenfalls zum Strukturversagen führen können. Um das Risiko zu eliminieren, setzen die Ingenieure auf eine aktive Steuerung.
Aktive Kontrolle gegen gefährliche Schwingungen
Das im Windkanal getestete Halbmodell mit einer Spannweite von knapp vier Metern verfügt über zehn individuell ansteuerbare Steuerflächen an der Hinterkante des Flügels. Diese reagieren in Echtzeit auf Luftströmungen und dämpfen auftretende Schwingungen.
Die Tests in Langley konzentrierten sich darauf, die Wirksamkeit der adaptiven Klappen unter realistischen Druck- und Geschwindigkeitsbedingungen nachzuweisen. Laut Nasa konnten die Ingenieure erfolgreich demonstrieren, wie die Steuerflächen Lasten umverteilen und die Flügelstruktur stabilisieren. Dies ist eine Grundvoraussetzung, um künftige Verkehrsflugzeuge mit einer deutlich höheren Streckung der Tragflächen bauen zu können, als es heute üblich ist.
Das AWTM-Projekt ist ein zentraler Baustein der Sustainable Flight National Partnership. Hierbei arbeitet die Nasa eng mit der Industrie zusammen, um Technologien zur Marktreife zu bringen, die den Treibstoffverbrauch und die Emissionen um bis zu 30 Prozent senken können.
Während das bekanntere – aber inzwischen eingestellte – X-66-Konzept auf eine äußere Abstützung der Flügel setzt, liefert die AWTM-Forschung die notwendigen Grundlagen für die aerodynamische Beherrschbarkeit solcher ultradünnen Profile.
Effizienzsprung für die Kurz- und Mittelstrecke
Die gewonnenen Daten aus den zwei abgeschlossenen Testkampagnen fließen in die Verfeinerung digitaler Simulationsmodelle ein. Solche Modelle ermöglichen es, das Verhalten der Tragflächen auch bei größeren Flugzeugen präzise vorherzusagen, ohne jedes Design im Windkanal testen zu müssen. Die Nasa betont, dass die aktive Schwingungskontrolle eine Schlüsseltechnologie darstellt, um die ehrgeizigen Klimaziele der US-Luftfahrt bis zum Jahr 2050 zu erreichen.
In den kommenden Jahren sollen die Systeme weiter miniaturisiert und für den Einsatz in realen Prototypen vorbereitet werden. Sollte sich die Technik bewähren, könnten adaptive Flügel ab den 2030er Jahren zum Standard bei neuen Generationen von Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen werden.
Der Erfolg der Windkanaltests in Virginia markiert somit einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer klimafreundlicheren zivilen Luftfahrt.