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Umwelt Fliegen wie die Vögel

Abstand halten: Beim Start hinterlassen Flugzeuge Wirbelschleppen.

(Foto: Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt)
Forscher wollen den Flug in V-Formation auch für Flugzeuge nutzen. Das könnte viel Treibstoff sparen - und die Umwelt weniger belasten.
Von Hans von der Hagen

Wenn die Kondensstreifen von Flugzeugen gut sichtbar sind, sagt das dem Betrachter am Boden zweierlei: Es ist besonders feucht in der Luft, darum steht ein Wetterwechsel bevor. Und zweitens: Es werden wieder enorme Mengen an Abgasen in den Himmel geblasen. Die Hinterlassenschaften von Flugzeugen gelten dabei als besonders klimawirksam, weil sie in großer Höhe ausgestoßen werden - also dort, wo es für die Entwicklung des Klimas heikel ist.

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Darum drängt die EU darauf, den Flugverkehr sauberer zu machen - selbst wenn der Jahr für Jahr im Schnitt um gut fünf Prozent zulegt. Festgehalten sind die Ziele in dem Strategiepapier Flightpath 2050. Dort steht, dass in den kommenden Jahrzehnten die Stickoxid-Emissionen um 90 Prozent sinken sollen, die Kohlendioxid-Emissionen um 75 Prozent. Die Fluggesellschaften haben ähnliche Interessen, aber aus anderem Grund: Sie wollen die Kosten für Treibstoff senken.

Um diese Ziele zu erreichen, diskutieren Industrie und Forschung auf den ersten Blick ungewöhnliche und doch naheliegende Herangehensweisen. Unlängst berichtete etwa die Nachrichtenagentur Bloomberg über ein kühnes Forschungsprojekt von Boeing und der Nasa: Es geht um den Flug mehrerer Flugzeuge in V-Formation, wie ihn auch Zugvögel praktizieren, wenn sie ihre teils aberwitzigen Strecken von mehreren tausend Kilometern zurücklegen. Die V-Formation ermöglicht es ihnen, besonders gut mit den Kräften zu haushalten. Vögel surfen gewissermaßen auf den Luftwirbeln, die die vor ihnen fliegenden Tiere hinterlassen.

"Eigentlich denkt man schon sehr lange darüber nach, den Formationsflug auf Flugzeuge zu übertragen", sagt Rolf Henke, Vorstand beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). "Man muss sich mit diesem Thema beschäftigen, weil der Formationsflug Vorteile beim Kraftstoffverbrauch und damit bei den Schadstoffemissionen bietet."

In der Luftfahrt heißen die mächtigen Luftwirbel, die die Tragflächen eines Flugzeugs hinterlassen, Wirbelschleppen. Bislang sind sie ein großes Ärgernis für den Flugverkehr. Sie sorgen etwa dafür, dass Flugzeuge bisweilen recht lange an der Startbahn warten müssen, damit sie nicht in die Wirbelschleppen einer gerade vor ihnen gestarteten Maschine geraten: Ansonsten könnte ihnen der Auftrieb für den Start fehlen. Dabei gilt: Je schwerer das vorausfliegende Flugzeug ist, desto größer muss der Abstand sein, denn das Gewicht bestimmt die Intensität der Luftwirbel. Ein Airbus 380 etwa wiegt beim Start um die 550 Tonnen, jede der beiden Wirbelschleppen dreht also mit einer Last von 250 bis 300 Tonnen minutenlang vor sich hin. Ein gefährlicher Sturm auf kleinem Raum. Vereinzelt kam es aufgrund solcher Wirbelschleppen bereits zu Flugzeugabstürzen.

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Nun aber sollen diese Luftwirbel helfen, weil sie nicht nur Abtrieb erzeugen, sondern in bestimmten Bereichen auch einen Auftrieb, den die Luftfahrt nutzen kann. Vor ein paar Jahren zeigte sich bei Versuchen mit Militärflugzeugen, dass unter günstigen Bedingungen durch den Formationsflug Kraftstoffersparnisse von zehn bis 15 Prozent erzielbar sind - und "das praktisch umsonst", sagt Henke, auch wenn natürlich die technische Steuerung des Formationsflugs in der Wirbelschleppe besonders exakt funktionieren müsse. Alternativ können die Hersteller sparsamere Triebwerke nachrüsten oder Winglets an den Enden der Tragflächen montieren, sofern sie nicht ohnehin schon ab Werk montiert wurden. Winglets sind die kleinen ohrenartigen Außenflügel an den Enden der Tragflächen. Doch sie helfen nicht viel: Die Ersparnisse liegen im niedrigen einstelligen Prozentbereich.

Der Formationsflug könnte also deutlich mehr bringen, aber kann er wirklich im großen Stil umgesetzt werden? Die Flugzeuge müssten in einem relativ geringen Abstand von wenigen hundert Metern fliegen - und das über eine längere Zeit. In Frage käme er also höchstens für Langstreckflüge. Dazu müssten Flugpläne abgestimmt, Autopiloten neu programmiert und Regeln für den Formationsflug definiert werden. Im Moment, sagt Henke, sei darum der Formationsflug für die Luftfahrtunternehmen kaum ein Thema.

Aber das könnte sich ändern. Florian Linke erforscht beim DLR, wie der Formationsflug operationell realisiert werden könnte. Er geht davon aus, dass die Variante des Vogelflugs zunächst im Frachtflugbereich funktionieren könnte. Einerseits, weil die Frachtflugrouten einfacher zu koordinieren seien. Andererseits, weil auch keine Passagiere beteiligt wären: Denn ohne weitere technische Hilfsmittel, sagt Linke, könnte das Surfen auf den Wirbelschleppen für die Passagiere ziemlich holperig werden.

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