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Simulation Verteilte Antriebe senken Emissionen beim Fliegen

Quelle: TU Berlin 2 min Lesedauer

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Normalerweise befindet sich an einer Tragfläche eines Flugzeugs ein Triebwerk oder ein Propeller. Nun aber hat ein Team um den Aerodynamiker Julien Weiss an einem Flügel gleich drei Propeller installiert. Das Ziel: emissionsarm abheben. Für die Entwicklung setzen die Forschenden auf Simulation.

Flugzeuge, an deren Flügel jeweils drei Propeller montiert sind, könnten Kurz- und Mittelstreckenflüge emissionsärmer machen.(Bild: TU Berlin/Tobias_Rosenberg)
Flugzeuge, an deren Flügel jeweils drei Propeller montiert sind, könnten Kurz- und Mittelstreckenflüge emissionsärmer machen.
(Bild: TU Berlin/Tobias_Rosenberg)

„Auch der Luftverkehr steht vor dem Problem, seine CO2- und anderen Schadstoffemissionen reduzieren zu müssen. Unser Ansatz, Flugzeuge nicht mehr mit zwei großen Strahltriebwerken oder zwei großen Propellern auszustatten, sondern mit mehreren kleinen, die auf die gesamte Spannbreite des Flügels verteilt werden, verfolgt genau dieses Ziel“, sagt Prof. Dr.-Ing. Julien Weiss, der an der TU Berlin das Fachgebiet Aerodynamik leitet.

Aerodynamisches Optimum gesucht

„Flugzeuge mit verteilten Antrieben“ nennen die Ingenieure ihre Technologie und die Idee dahinter ist, die Propeller und den Flügel so zu konfigurieren und aufeinander abzustimmen, dass die vom Propeller erzeugten Wirbel und die Strömungen auf dem Flügel positiv miteinander interagieren. Kurz gesagt: damit ein aerodynamisches Optimum entsteht, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann. Der Einsatz kleiner Propeller anstatt großer oder großer Strahltriebwerke eröffnet zudem die Option, die Propeller durch kleine Elektromotoren anzutreiben. Und Elektromotor bedeutet keinen CO2-Ausstoß.

Auch die Simulation muss erst entwickelt werden

Um jedoch ein solches Flugzeug mit verteilten Antrieben überhaupt konstruieren zu können, braucht es numerische Simulationstools, mit denen die aerodynamischen Wechselwirkungen zwischen Propeller und Flügel berechnet und damit besser vorhergesagt werden können mit dem Ziel, die optimale Geometrie zum Beispiel für die Tragflächen abzuleiten. Julien Weiss: „Da diese Idee neu ist, müssen diese numerischen Simulationstools erst entwickelt werden. Das haben wir in dem Forschungsprojekt Disprop getan und die Tools anhand unseres Flügels mit den drei Propellern im Windkanal experimentell überprüft.“ Neben der TU Berlin waren die Universität Stuttgart, die TU Braunschweig, die gemeinnützige Stiftung Deutsch-Niederländische Windkanäle und der Industriepartner Leichtwerk AG beteiligt.

Für Kurz- und Mittelstreckenflüge denkbar

Eignen würden sich die Technologie für Kurz- und Mittelstreckenflüge. Sollte sich der eine oder andere Flugzeughersteller für diese Technologie entscheiden, um das Fliegen emissionsärmer zu machen, dann hält es Prof. Dr.-Ing. Julien Weiss für durchaus realistisch, dass die ersten Flugzeuge mit verteilten Antrieben in circa zehn Jahren abheben.

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