Forschung: Fliegen ohne Flattern

In Oberpfaffenhofen hebt ein Testflugzeug mit optimierten Flügeln ab, die weniger wiegen und trotzdem stabiler sind als konventionelle Tragflächen. 60 Wissenschaftler aus sechs Ländern sind an dem 4,5 Millionen Euro teuren Projekt beteiligt.

Ein letzter Sicherheitscheck, dann zieht das Projektteam das fünf Meter lange Fluggerät mit den aeroelastisch optimierten Flügeln zur Startbahn des Sonderflughafens Oberpfaffenhofen. In wenigen Minuten wird am Dienstag der kostbare Flugdemonstrator mit Datenbox und zwölf Litern Sprit abheben - erstmals mit leichten, besonders treibstoffsparenden Flügeln, die sieben Meter Spannweite haben. Beim Start schlingert das Fluggerät, das etwa 250 000 Euro kostet, ein wenig doch dann verläuft der ferngesteuerte, 23 Minuten lange Flug mit steilen Kurven und 44 Manövern in bis zu 300 Metern Höhe ohne Probleme. Der Praxistest ist bestanden, die Forscher von der Technischen Universität München und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind erleichtert und klatschen Beifall.

Beide Teams sind an einem europäischen Forschungsprojekt mit insgesamt 60 Wissenschaftlern aus sechs Ländern beteiligt, das rund 4,5 Millionen Euro kostet. Ihr Ziel: Sie wollen eine Technologie entwickeln, die das Flattern von breiteren Flügeln unter Kontrolle bringt und es gleichzeitig ermöglicht, diese Flügel stabiler und trotzdem leichter zu bauen. Das erzeuge weniger Widerstand und einen effizienteren Auftrieb, erläutern die Flugexperten. Sie hoffen, dass das Fliegen mit Hilfe dieser neuartigen Tragflächen umweltfreundlicher und günstiger wird. "Es könnten somit fünf bis zehn Prozent Kraftstoff eingespart werden", sagt Mirko Hornung, Professor für Flugzeugentwurf an der Technischen Universität. Er glaubt, dass diese Flügel bis spätestens 2035 bei den Transport- und Passagierflugzeugen zum Einsatz kommen werden.

Bis dahin sind aber noch viele Testflüge und Simulationen notwendig. Dazu ist auch ein sogenannter "Flatterflügel" aus Glasfasern entwickelt worden. Das Prinzip: Wenn es zum instabilen Flattern kommt, das auch das Material ermüdet, werden die äußeren Klappen ausgefahren. Diese Regelungen der Klappen wirkten wie "Dämpfer" und ermöglichten eine wesentlich leichtere Bauweise, erläutert Gertjan Looye vom DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik.

Er hat den Flug des teuren Demonstrators sehr aufmerksam beobachtet, der seine Manöver in einem Radius von tausend Metern mit bis zu 180 Stundenkilometern absolvierte, noch eine Ehrenrunde drehte und dann sicher landete. Das 56 Kilogramm schwere Hightech-Gerät mit Turbine hat kein steuerbares Radgestell und driftet daher auch bei der Landung leicht ab. Aber passiert ist nichts.

In den Gesichtern löst sich die Anspannung. Christian Rößler hat als Pilot der Fernsteuerung seine Aufgabe gemeistert. Sebastian Köberle steigt aus dem Übertragungswagen der TU, er ist mit dem Testflug bei nahezu idealen Wetterbedingungen sehr zufrieden. Der wissenschaftliche Mitarbeiter hat die überwiegend automatisierten Flug- und Flügelbewegungen an sechs Monitoren überwacht.

Die wertvollen Messdaten sind jetzt gespeichert und werden für weitere Entwürfe ausgewertet. Die Gestaltung des Flügels werde "in Interaktion mit aktiver Flatterregulierung gestaltet", erklärt Professor Johann Bals vom DLR. Nun habe man sich mit der zweiten Variante "an das Flattern herangetastet", so der Direktor des Instituts für Systemdynamik.

Das Ergebnis der Datenauswertung werde einige Wochen dauern, sagt TU-Professor Hornung. Die Datenbox hätte auch einen Absturz unbeschadet überstanden, zudem ist in dem Flugdemonstrator ein Rettungsschirm eingebaut, der einen desaströsen Aufprall verhindert hätte.

Überdies gebe es zwei separate Fernsteuersysteme, betont Mirko Hornung, der mit 15 Mitarbeitern von der TU München an dem aufwendigen Forschungsprojekt mitwirkt. Auch der 48-jährige Wissenschaftler ist jetzt gespannt, was dieser Flug in Oberpfaffenhofen an neuen Erkenntnissen bringt.

Professor Christian Juckenack vom Flughafen-Miteigentümer Triwo beobachtet den unbemannten Flügelflug und zeigt sich ebenfalls beeindruckt. Er unterstütze und begrüße diese innovativen Tests. Sie zeigten, dass Oberpfaffenhofen auch ein Forschungsflughafen sei. Und dies sollte weiter forciert werden, sagt Juckenack. Er dürfte sich auch die nächsten Testflüge der Forscher ansehen.