Luftfahrt ohne Ruder: Boeing baut Flugzeug mit unsichtbaren Steuerflächen
In der Aurora Flight Sciences Anlage(öffnet im neuen Fenster) von Boeing in Bridgeport im US-Bundesstaat West Virginia entsteht ein Flugzeug, das auf herkömmliche Steuerelemente verzichtet. Der unbemannte X-65-Crane-Demonstrator durchläuft derzeit die Bauphase: Der Rumpf ist fertiggestellt und wartet auf die Integration des markanten, diamantförmigen Flügels.
Das Versuchsflugzeug verkörpert den Versuch der Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency), Seitenruder, Landeklappen und Querruder zu eliminieren. Diese traditionellen Komponenten erhöhen Gewicht, Komplexität und Wartungsaufwand im Flugzeugdesign. Die Spalten und Scharniere konventioneller Steuerflächen erzeugen zudem zusätzlichen Luftwiderstand, der die Gesamteffizienz verringert. Die Darpa finanziert Teile des Programms.
Virtuelle Steuerflächen aus Druckluft
Auroras Ingenieure entwickeln ein Active Flow Control System (AFC), das komprimierte Luftstrahlen anstelle mechanischer Flächen nutzt. 14 in Flügeln und Heckleitwerk eingebettete Düsen geben kontrollierte Luftstöße ab, um die Luftströmung um das Flugzeug zu manipulieren. Dieser Ansatz erzeugt sogenannte virtuelle Steuerflächen.
Das AFC-System funktioniert durch selektive Aktivierung von Düsen an verschiedenen Positionen des Flugzeugs. Luftströme auf einer Seite erzeugen Rollbewegungen, während die Kontrolle des Abwinds am Heck die Nickbewegung steuert. Die Manipulation vertikaler Flächen übernimmt die Gierkontrolle. Die Technologie könnte auch die Radarsignatur des Flugzeugs reduzieren, da weniger physische Oberflächen zur Reflexion vorhanden sind.
Diamantflügel als ideales Testfeld
Die Diamantflügelkonfiguration(öffnet im neuen Fenster) wurde speziell für das Programm ausgewählt. Ihre geraden Kanten und variablen Pfeilwinkel erzeugen mehrere Strömungsmuster über die Oberfläche. Dieses Flügeldesign neigt zu Strömungsabrissen – eine Eigenschaft, die das AFC-System adressieren soll.
Die Ingenieure wollen den Strömungsabbruch nutzen, um die virtuellen Steuerflächen für das Flugmanagement zu erzeugen. Die X-65 hat etwa die Größe eines Jet-Trainers und ist für hohe Unterschallgeschwindigkeiten ausgelegt. Das AFC-System soll auch die Leistung bei niedrigeren Geschwindigkeiten und höheren Anstellwinkeln verbessern. Das sind Flugbedingungen, bei denen Diamantflügel typischerweise Schwächen zeigen.
Stützräder für die ersten Flüge
Trotz seines experimentellen Charakters verfügt das Flugzeug über konventionelle bewegliche Steuerflächen. Die Darpa bezeichnet diese als Stützräder, die während der ersten Flüge Sicherheitsreserven böten. Der eigentlich für 2025 geplante Erstflug wurde mittlerweile auf Ende 2027 verschoben.