DLR-Forschungsflugzeug: Laser macht Luftströmung um die Tragfläche sichtbar

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) haben Verfahren entwickelt, um im Flug Luftströmungen auf der Tragfläche eines Passierflugzeugs zu beobachten. Das soll künftiger langsamere und damit leisere Landungen ermöglichen.

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Vor dem Start wird das Lasersystem an Bord des Forschungsflugzeugs Atra im Hangar getestet. (Foto: DLR CC-BY 3.0)

Wie die Luft um die Tragfläche strömt, erkennen sie an vorbeikommenden Nebeltröpfchen. Die machen sie mit einem Versuchsaufbau sichtbar, den die Forscher vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen entwickelt haben. Es besteht aus einem Laser, der sich auffächern lässt, sowie zwei hochauflösenden Spezialkameras. Das System hat das DLR-Team um Christina Politz in einem DLR-Forschungsflugzeug installiert. Particle Image Velocimetry (PIV) nennen die DLR-Forscher das Verfahren.

Kameras filmen den Tanz der Wassertropfen

Der Laser wird auf die Tragfläche gerichtet - dazu musste ein Fenster durch eine Spezialscheibe ersetzt werden. Er beleuchtet im Flug ein schmales Band über der Tragfläche. Die beiden Kameras, die an Fenstern dahinter stehen, nehmen den Tanz der Wassertropfen auf. "So konnten wir im Flug tausende Bilder vom Funkeln der Nebeltröpfchen mit einem sogenannten Laserschnitt machen", erzählt Politz.

Die Aufnahmen werden dann in einen Computer übertragen, der daraus 3D-Animationen der Tragflächenströmung erstellt. "Wir wollen in bisher unerreichter Genauigkeit wissen, wie sich die Strömung im Langsamflug an den Tragflächen und Landeklappen sowie insbesondere im Bereich der Triebwerksgondeln verhält", sagt Projektleiter Ralf Rudnik.

Langsamer bedeutet leiser

Wenn Passagierflugzeuge eine Landebahn langsamer anfliegen, hat das mehrere Vorteile: Zum einen sind sie leiser - die Belastung durch Fluglärm sinkt also. Zum anderen kommen sie mit kürzeren Landebahnen aus. Für den Langsamflug müssen aber die Tragflächen und Klappensysteme modifiziert werden. Dafür ist es wiederum notwendig, genau zu wissen, wie die Luft eine Tragfläche unter realen Flugbedingungen umströmt.

Das kann erst mit PIV erfasst werden. Bisher wurden dazu Messsonden auf eine Tragfläche geklebt. Diese erheben die Strömungsdaten jedoch nur an bestimmten Stellen und nicht auf der ganzen Tragfläche und beeinflussen außerdem die Luftströmung.

Testobjekt war der Airbus A320 Advanced Technology Research Aircraft (Atra), das größte Forschungsflugzeug des DLR. Den ersten Flug haben die Forscher am 6. Januar vom Forschungsflughafen Braunschweig aus unternommen. Das nächste Mal wollen sie der Atra am 8. Januar auf die Tragfläche schauen.