20. Dezember 2019
DLR testet Konzept für leichtere Flugzeuge

Intelligenter Flügel weicht Böen aus

Intelligentes Flügelmodell
Intelligentes Flügelmodell

Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Intelligentes Flügelmodell

Flügelmodell im Seitenwindkanal Göttingen
Regelklappen am intelligenten Flügelmodell
Regelklappen am intelligenten Flügelmodell

Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Regelklappen am intelligenten Flügelmodell

Drei separat regelbare Klappen lassen den Flügel bei Böen quasi ausweichen.

Forscherteam des intelligenten Flügelmodells
Forscherteam des intelligenten Flügelmodells

Bild 3/3, Credit: DLR

Forscherteam des intelligenten Flügelmodells

Manuel Pusch (DLR Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik) und Martin Tang (Institut für Aeroelastik) bei Arbeiten am Intelligenten Flügel.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat erstmals einen Flügel im Windkanal getestet, der mit Hilfe von drei regelbaren Klappen die Effekte auftretender Turbulenzen quasi ausgleicht. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, die Struktur moderner Verkehrsflugzeuge in Zukunft leichter zu bauen und somit umweltfreundlicher zu fliegen.

Die Reduktion von Gewicht gilt neben sparsameren Triebwerken und schlankeren und damit widerstandsärmeren Flügeln als wichtigster Weg, den Treibstoffverbrauch im Luftverkehr zu verringern. Bei Flugzeugflügeln ist die Möglichkeit, mit herkömmlichen Bauweisen Gewicht einzusparen, praktisch ausgeschöpft. Da Flugzeugflügel auch den extremsten Belastungen standhalten müssen, sind sie besonders stabil gebaut. Gelingt es, die Lasten zu reduzieren, die ein Flügel aushalten muss, kann seine Struktur leichter werden. Eine Möglichkeit ist, dass Klappen den Flügel so steuern, dass er den aktuellen Beanspruchungen aus Böen und Turbulenz automatisch ausweicht. Diese Idee ist nicht neu und wird bereits im Flugzeugbau eingesetzt. Forscher des DLR haben jetzt aber erstmals einen Flügel mit drei speziell entwickelten Steuerklappen getestet, die mit Hilfe einer ausgefeilten Regelung eine hocheffiziente Reduktion der Flügelbelastungen erlauben.

Beim Versuch im Göttinger Windkanal werden zunächst besonders starke Windkräfte erzeugt, die auf das Flügelmodell im Maßstab eins zu zehn treffen. "Das simuliert die Situation, wenn im realen Flug das Flugzeug durch Böen fliegt", erklärt Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Wolf-Reiner Krüger vom DLR-Institut für Aeroelastik in Göttingen, welches das Windkanalmodell entwickelte. "Die auf die Flügel wirkenden Kräfte verdoppeln sich im Vergleich zum normalen Reiseflug, und die Flügel, die elastisch sind, werden nach oben gebogen."

Wenn die neuartige Dreiklappenregelung eingesetzt wird, bemerken Sensoren am Flügel in Sekundenbruchteilen, dass dieser sich zu verformen beginnt, und lösen eine Gegensteuerung der Klappen aus. Dadurch verringern sich die auf den Flügel wirkenden Kräfte und damit auch seine Durchbiegung drastisch. Die dafür notwendigen Regelungsalgorithmen wurden am DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik in Oberpfaffenhofen entwickelt und mit Unterstützung des DLR-Instituts für Aeroelastik erfolgreich zum Einsatz gebracht. „Eine absolute Neuheit der untersuchten Dreiklappenregelung ist, dass der mögliche Ausfall einer Klappe automatisch erkannt und direkt von den noch funktionierenden Klappen kompensiert wird“, schwärmt der Koordinator der Windkanalversuche Dipl.-Ing. Manuel Pusch vom DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik.

"Mit einer solchen aktiven Böenlastreduzierung könnten an den tragenden Strukturen der Flügel drei Prozent an Gewicht eingespart werden", sagt Krüger. Bereits geringe prozentuale Gewichtseinsparungen können große Auswirkungen auf die Umweltverträglichkeit eines Flugs haben. Zudem könnte auch die Lebensdauer von Flügeln verlängert werden.

Der Windkanalversuch fand im Rahmen des DLR-Projekt KonTeKst (Konfigurationen und Technologien für das emissions- und lärmarme Kurzstreckenflugzeug) statt. Das Projekt untersucht unter anderem neue Konfigurationen und Triebwerkstechnologien für umweltfreundliche Kurzstreckenflugzeuge. Zu den untersuchten Technologien gehören Schallabschirmungskonzepte sowie Verfahren zur Quelllärmreduktion am Triebwerk und am Flugzeug. Elf DLR-Institute sind am Projekt beteiligt:

DLR-Institut für Aeroelastik (Koordinator)

DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik

DRL-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie

DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

DLR-Institut für Flugführung

DLR-Institut für Flugsystemtechnik

DLR-Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr

DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt

DLR-Institut für Physik der Atmosphäre

DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik

DLR-Institut für Werkstoff-Forschung

Kontakt
  • Jens Wucherpfennig
    Kommunikation Göttingen und Hannover
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Politikbeziehungen und Kommunikation
    Telefon: +49 551 709-2108
    Fax: +49 551 709-12108
    Bunsenstr. 10
    37073 Göttingen
    Kontaktieren
  • Prof. Dr.-Ing. Wolf-Reiner Krüger
    Leitung Lastanalyse und Entwurf
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Aeroelastik
    Telefon: +49 551 709-2808
    Fax: +49 551 709-2862

    Kontaktieren
  • Manuel Pusch
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
    Telefon: +49 8153 28-3048
    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
    Kontaktieren
Neueste Nachrichten

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie über den folgenden Link: Datenschutz

Hauptmenü