Ein Teil des Fluglärms entsteht am Flügel. Denn dort, wo Hochauftrieb und Steuerklappen aufeinander treffen, gibt es einen abrupten Übergang von den umströmten Tragflächen auf ein festes Flügelteil. Kann eine flexible Haut zwischen Flügel und Klappensystem den Lärm an dieser Stelle mindern?
Der Antwort auf diese Frage gingen die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der Invent GmbH und der Technischen Universität München (TU München) im Projekt FlexMat nach. Die Idee dahinter: direkte Übergänge zwischen dem festen Flügelteil und dem bewegten System der Steuerklappen oder des Höhenruders zu vermeiden.
Gelingen könnte dies durch eine flexible Haut zwischen Flügel und Klappensystemen, die zwar extreme Luftlasten aufnehmen kann, aber gleichzeitig nicht zu steif sein darf.
„Auch in Bezug auf zukünftige Laminarflügel, also einen Flügel, der möglichst ohne Turbulenzen von der Luft umströmt werden kann, wären kontinuierliche Übergänge zwischen Klappensystemen und den Rippen von großem Vorteil. So könnten aerodynamische Turbulenzen reduziert und Laminarhaltung gewährleistet werden.“
(Martin Radestock, DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig)
Laminarflügel ziehen unter anderem auch einen geringeren Luftwiderstand nach sich, was zu energieeffizienterem Fliegen führt und damit Vorteile für die Umwelt bringt. Als Grundlage für die Forschungen in FlexMat diente eine Flugzeugkonfiguration, die an einen Airbus A320 angelehnt ist.
Im Projekt wurde nun der Vorflügel an der Vorderkante durch eine formvariable Flügelvorderkante, genannt Droop Nose, ersetzt. Daneben wurde die Übergangshaut installiert. Am Querruder, an der Flügelrückseite, wurde ein Übergangsdreieck der Technischen Universität München getestet.
Die Spannweite der vom DLR getesteten Übergangshaut betrug insgesamt einen Meter. Sie besteht aus einem Materialmix aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), einem Synthetikkautschuk, und Glasfaserverbund. Die Grundlage der Haut bildet der Kautschuk, in den die Forscher die Glasfaserplatten in unterschiedlichen Abständen zueinander, sowohl an der Außen- als auch der Innenseite, eingebracht haben. Aufgrund des weichen und elastischen Kautschuks und der Positionierung der steifen Glasfaserstreifen lässt sich die Verformung der Übergangshaut einstellen. Dabei achteten die Wissenschaftler darauf, lokale Dehnungsspitzen möglichst minimal zu halten, damit sich Glasfaserverbunde und Kautschuk nicht voneinander ablösten.
Um zu überprüfen, wieviel Lärm und Luftwiderstand so wirklich reduziert werden können und wie hoch die maximale Belastungsgrenze der künstlichen Haut liegt, sind zukünftig weitere Versuche erforderlich.
Bild oben: Montageposition der flexiblen Flügelhaut (Quelle: DLR)
Quelle und weitere Infos: DLR
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