Erfindung der TU Wien

Neuheit macht Flugzeug resistent gegen Turbulenzen

Gute Nachricht für Menschen, die unter Flugangst leiden: Eine Erfindung der TU Wien könnte in Zukunft Turbulenzen vermindern und das Fliegen angenehmer gestalten. Sensoren sollen diese erkennen und automatisch ausgleichen: Erschütterungen sollen so um 80 Prozent vermindert werden.

Sobald eine Turbulenz erkannt wird, steuert eine ausgeklügelte Regelungstechnik entgegen. In Simulationen und bei Experimenten wurde gezeigt, dass man die Stabilität der Flugbahn deutlich verbessern und damit auch den Komfort der Passagiere erhöhen kann. Das Forschungskonzept wird demnächst bei der internationalen Airshow in Paris präsentiert.

Turbulenzen: Ausgleichen statt ausweichen
 Noch versucht man, Turbulenzen vorherzusagen und besonders turbulente Luftregionen zu umfliegen. Das kostet Zeit, Geld und Treibstoff. In Zukunft soll es möglich sein, Turbulenzen direkt zu durchfliegen, ohne schwere Erschütterungen zu erleiden - und zwar mit den Flugzeugen, die es heute bereits gibt. Wenn man die Flügelklappen auf die richtige Weise ansteuert, kann man die Auswirkung von Turbulenzen drastisch reduzieren.

Landeanflug mit Turbulenzen: Hier wird die Verteilung von Auftrieb und Luftwiderstand visualisiert.

(Bild: TU Wien/Andras Galffy)

„Zunächst werden in Fühlern vor dem Flugzeug Sensoren eingebaut, die den Luftdruck messen und dadurch Turbulenzen registrieren“, erklärt András Gálffy, Erfinder und Assistent am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien. „Sekundenbruchteile später, wenn die Flügel in diese Luftregion gelangen, kann man mithilfe einer intelligenten Ansteuerung der Aktorik, die bei uns am Institut entwickelt worden ist, bereits gegensteuern“, sagt Prof. Georg Schitter, Leiter der Forschungsgruppe für intelligente mechatronische Systeme. Kleine, genau der Turbulenz entgegenwirkende Schwingungsbewegungen der Flügelklappen genügen, um den Auftrieb zu variieren und damit die Schwingungen des Flugzeugs deutlich zu dämpfen. „Man kann sich das so vorstellen wie bei geräuschunterdrückenden Kopfhörern mit noise cancelling: Die Störungen, die von außen auf das System einwirken, werden genau gegengleich erzeugt und heben sich insgesamt auf. Das Ergebnis: ein turbulenzfreier Flug“, erklärt Gálffy.

Durch Simulationsrechnungen und unbemannte Testflüge konnte man zeigen, dass sich die Störeffekte durch Turbulenzen mit der neuen Technik um mehr als 80 Prozent verringern lassen. Die neue Methode wurde bereits zum Patent angemeldet. Nun soll durch Tests an bemannten Flugzeugen gezeigt werden, dass sich die Ergebnisse auf die kommerzielle Luftfahrt übertragen lassen.

(Bild: TU Wien/Andras Galffy)

Flügel soll künftig auch Form verändern können
 Doch das sei erst der erste Schritt zu sanfteren Flügen: In Zukunft könnte man mit neuartigen Flügelkonstruktionen noch bessere Ergebnisse erzielen, teilte die Universität mit. Die Tragflächen sollen ihre Form verändern können - wie auch Vögel das tun, um sich im Flug an Turbulenzen anzupassen.

Dazu muss man speziell adaptive Elemente in die Flügel einbauen. „Wenn man auf kurzer Zeitskala nicht nur die Flügelklappen ansprechen, sondern sogar die Geometrie des Flügels verändern könnte, wäre unsere Methode noch einmal deutlich wirkungsvoller“, sagt Gálffy. „Das streben wir nun mit adaptiven Flügeln an, mit sogenannten Morphing Wings, die Vogelflügeln nachempfunden sind.“ Weitere Forschung dazu ist bereits geplant.