Fraunhofer ENAS und IFAM: Mit morphenden Saristu-Flügeln zu mehr Effizienz

Die beiden Fraunhofer-Institute IFAM (Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung) und ENAS (Elektronische Nanosysteme) wollen gemeinsam an einem formveränderlichen Flügel arbeiten. Mit dem Smart-Intelligent-Aircraft-Structures-System, kurz Saristu, wird vor allem das Ende einer Tragfläche modifiziert. Die ausfahrbaren Landeklappen gibt es nicht mehr. Stattdessen dehnt sich der Flügel am Ende selbst und verändert seine Form. Für die Veränderbarkeit sind zwei Komponenten entwickelt worden.

Dehnbares Material vergrößert Flügelfläche und ersetzt Landeklappen

Die eine ist die Morphing Skin for Adaptive Trailing Edge Device. Es handelt sich hierbei um eine Kombination aus einem speziellen Silikon und Aluminiumstreben. Damit kann die Oberfläche gebogen werden, so wie es mit Hilfe vieler offener, nicht verbundener mechanischer Elemente schon heute bei Landeklappen der Fall ist. Durch die Dehnung der Silikonhaut und zwischen den Aluminiumteilen liegenden Silikonteilen gibt es keine Lücken. Das soll im Endergebnis zu einer Reduzierung des Luftwiderstands am Flügel um 6 Prozent führen. Das gilt auch für den Reiseflug und führt damit zu einer Ersparnis von Treibstoff. Zusätzlich soll die Geräuschbildung am Flügel reduziert werden. Da Flugzeuge sehr unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden, dürfen sich die adaptiven Eigenschaften der Silikonhaut nicht verändern. Im Temperaturbereich von -55 bis +80 Grad Celsius ist dies gegeben.

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Das Saristu-Projekt besteht... (Foto: Andreas Sebayang/Golem.de)

Der zweite Teil ist die Mechanik, die die Silikon-Aluminiumhülle bewegt. Sie ist im Innenbereich der Tragfläche untergebracht und erlaubt unterschiedliche Stellungen für unterschiedliche Flugphasen. Das System ist recht träge, so dass es sich derzeit nicht für das Dämpfen der Auswirkungen von Turbolenzen eignet. Auf der Ila zeigten die beiden Fraunhofer-Institute bereits das Prinzip des Saristu-Projekts. Später soll dies noch auf Winglets ausgeweitet werden.

2015 geht es in den Windkanal

Das EU-geförderte Projekt ist auf etwa vier Jahre angelegt und wird zum Abschluss im nächsten Jahr im Windkanal getestet. Zunächst soll die Funktionsweise des Prinzips bewiesen werden. Erst danach werden etwa Belastungstests gemacht. Wolf sagte uns zwar, dass das derzeit eingesetzte Silikon bereits langlebig sei. Wie oft und wann das Material getauscht werden muss, ist allerdings Gegenstand späterer Untersuchungen. Möglicherweise finden sich auch noch besser geeignete Materialien für die morphenden Flügel.

Derzeit setzt das Projekt noch auf eine Verbindung mit Aluminium. Denkbar ist aber auch die Verbindung mit modernen Verbundstoffen. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) kommt beispielsweise schon in den neuen Flugzeugen Boeing 787 und Airbus A350 XWB zum Einsatz. Auch die nächste Generation der Mittelstreckenflugzeuge (A320 Neo, B737 Max) setzt in Teilen auf moderne Werkstoffe.

Bis zu einem kommerziellen Einsatz von Saristu in solchen Flugzeugen werden noch Jahre vergehen. Er könnte sowohl in Regionalflugzeugen als auch Langstreckenflugzeugen verwendet werden.