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Das DLR testet flexible Flügelhaut zur Lärmreduzierung

Übergänge in der Flugzeugstruktur sind immer potenzielle Lärmquellen. Sie sind aber bei Landeklappen, Querrudern, Vorflügeln und anderen Flugzeugkomponenten bisher nicht vermeidbar. Wissenschaftler des DLR forschen derzeit in Kooperation mit der TU München an einem Konzept, bei dem flexible Materialien künftig aerodynamisch saubere Übergänge ermöglichen.

10.06.2020

Das DLR und die TU München testen, ob eine flexible Flügelhaut aus Kautschuk und Glasfaser die Geräuschemissionen von Luftfahrzeugen reduzieren kann. © DLR

Früher waren die Triebwerke die größten Verursacher von Fluglärm. Das hat sich durch die Einführung von neuen, geräuscharmen Technologien geändert. Dafür treten immer stärker die aerodynamischen Geräusche eines Fluggerätes in den Vordergrund. Klappen, Verkleidungen und Fahrwerke sind heute in Flugphasen wie beispielsweise dem Landeanflug die größten Lärmemittenten.

Um diese Geräusche sinnvoll zu reduzieren, ist ein hoher Forschungs- und Entwicklungsaufwand notwendig, der von den Herstellern als auch von Forschungseinrichtungen derzeit geleistet wird.

Das Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig untersucht zusammen mit der Technischen Universität (TU) München, wie die Verwendung von flexibler Flügelhaut aus Kautschuk und Glasfaser die aerodynamischen Geräusche verringern oder sogar komplett vermeiden kann. Sie haben sich die Übergänge von der umströmten Flügelfäche auf ein festes Flügelteil genau angeschaut und gingen der Frage nach, ob eine flexible Haut zwischen dem Flügel und dem Klappensystem den Lärm an dieser Stelle reduzieren kann.

Übergänge durch Flex-Materialien vermeiden

Sie verfolgen bei ihrem Ansatz die Idee, direkte Übergänge zwischen dem Flügel und den Klappen zu vermeiden. Stattdessen soll dort eine flexible Haut zum Einsatz kommen, die den Spalt zwischen den Teilen schließt. Diese muss einerseits extreme Luftlasten aufnehmen, darf aber gleichzeitig nicht zu steif sein. Martin Radestock vom DLR-Institut für Faserverbundleichtbau erklärte den Ansatz: „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.  Wir konzentrierten uns auf den Flügelaußenbereich. Dabei wurde der Vorflügel an der Vorderkante durch eine formvariable Flügelvorderkante, genannt Droop Nose, ersetzt, die bereits 2007 bei uns im Institut entwickelt und erforscht wurde. Daneben installierten wir unsere Übergangshaut.“

An anderer Stelle, einem Querruder an der Flügelrückseite, testete die TU München  ein Übergangsdreieck. Die Spannweite der vom DLR getesteten Übergangshaut betrug insgesamt einen Meter, teilte die Forschungsorganisation mit. Sie besteht aus einem Materialmix aus 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.

„Abschließende Tests in einem Demonstrator zeigten, dass die untersuchte Flügelhaut sehr strapazierfähig ist und weit verformt werden kann“, freut sich Radestock. „Lediglich auf die Lackierung muss im Fall einer starken Verformung geachtet werden, damit diese nicht reißt“, schränkt er ein. Der Einsatz einer flexiblen Haut an der Flügelvorderkante ist also möglich. Um zu überprüfen, wieviel Lärm und Luftwiderstand so wirklich reduziert werden können und wie hoch die maximale Belastungsgrenze der künstlichen Haut liegt, seien zukünftig weitere Versuche erforderlich, so das DLR.

Volker K. Thomalla

 

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Über Volker K. Thomalla

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Volker K. Thomalla ist Chefredakteur von aerobuzz.de. Er berichtet seit über 30 Jahren als Journalist über die Luft- und Raumfahrt. Von 1995 bis 2016 leitete er als Chefredakteur die Redaktion aerokurier, von 2000 bis 2016 zusätzlich die Redaktionen FLUG REVUE und Klassiker der Luftfahrt. Thomalla ist seit 2016 Chefredakteur des englischsprachigen Business-Aviation-Magazins BART International. Er hat mehrere Bücher über die Luftfahrt geschrieben und als Privatpilot auch praktische Flugerfahrung gesammelt.

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