Ein Dis­ser­tant der TU-Wien ent­wi­ckelt neues Sys­tem zur mas­si­ven Reduk­tion von Flug­tur­bo­len­zen. Basis ist IoT-Anwen­dung mit Sen­so­ren und intel­li­gen­ter Regel­tech­nik. TU-Wien zeigt paten­tier­tes Kon­zept und wei­tere indus­trie­nahe Ent­wick­lun­gen bei welt­weit wich­ti­ger Luft­fahrt­messe in Paris.

Flug­tur­bu­len­zen erschüt­tern sogar große und ent­spre­chend schwere Flug­zeuge, sie sind für alle Flug­gäste unan­ge­nehm und beson­ders für Men­schen, die unter Flug­angst lei­den. Die Erfin­dung eines Dis­ser­tan­ten an der TU Wien soll die­ses Pro­blem nun deut­lich ver­rin­gern. Flug­ge­räte wer­den mit spe­zi­el­len Sen­so­ren aus­ge­stat­tet und sobald eine Tur­bu­lenz erkannt wird, kann mit Hilfe einer aus­ge­klü­gel­ten Rege­lungs­tech­nik gegen­ge­steu­ert werden. 

Simu­la­tio­nen und Flug­ex­pe­ri­mente zei­gen, dass die Sta­bi­li­tät der Flug­bahn und letzt­lich auch Kom­fort und Sicher­heits­ge­fühl der Pas­sa­giere erheb­lich ver­bes­sert wer­den kann. Eine wei­tere Ent­wick­lung für noch bes­sere Ergeb­nisse setzt bei neuen Flü­gel­kon­struk­tio­nen an. Ähn­lich wie Vögel kann die Geo­me­trie ver­än­dert und an Tur­bu­len­zen ange­passt wer­den. Die neue Steue­rungs­tech­nik zur Lösung von Tur­bu­lenz­pro­ble­men wird nun auf dem Pari­ser Aéro­sa­lon (17. bis 23. Juni) erst­mals öffent­lich präsentiert.

Über 80 Pro­zent redu­zierte Tur­bu­len­zen machbar
„Zunächst wer­den in Füh­lern vor dem Flug­zeug Sen­so­ren ein­ge­baut, die den Luft­druck mes­sen und dadurch Tur­bu­len­zen regis­trie­ren“, erklärt András Gálffy, Erfin­der und nun­mehr Assis­tent am Insti­tut für Auto­ma­ti­sie­rungs- und Rege­lungs­tech­nik der TU Wien. „Sekun­den­bruch­teile spä­ter, wenn die Flü­gel in diese Luft­re­gion gelan­gen, kann man mit­tels der an unse­rem Insti­tut ent­wi­ckel­ten intel­li­gen­ten Ansteue­rung der Akto­rik bereits gegen­steu­ern“, ergänzt Georg Schit­ter, Lei­ter der For­schungs­gruppe für intel­li­gente mecha­tro­ni­sche Sys­teme an der TU-Wien. Um den Auf­trieb zu vari­ie­ren und damit die Schwin­gun­gen des Flug­zeugs deut­lich zu dämp­fen, genü­gen dabei bereits kleine und genau der Tur­bu­lenz ent­ge­gen­wir­kende Schwin­gungs­be­we­gun­gen der Flügelklappen. 

Durch Simu­la­ti­ons­rech­nun­gen und unbe­mannte Test­flüge konnte das TU-Team zei­gen, dass sich die stö­ren­den Tur­bu­len­zen mit­tels der neuen Tech­nik um über 80 Pro­zent ver­rin­gern las­sen. Die neue Methode wurde bereits zum Patent ange­mel­det. Nun soll durch Tests an bemann­ten Flug­zeu­gen gezeigt wer­den, dass sich die Ergeb­nisse auf die kom­mer­zi­elle Luft­fahrt über­tra­gen las­sen. Beson­ders inter­es­sant ist die Tech­nik auch für senk­recht star­tende Flug­ge­räte. Hier wir­ken der ver­ti­kale Schub und die neue Auf­triebs­re­ge­lung in die­selbe Rich­tung, sodass sich eine beson­ders gute Dämp­fung ergibt.

Mor­phing Wings als wei­tere Innovation
Die Aus­wir­kung von Tur­bu­len­zen könnte sogar noch bes­ser abge­fe­dert wer­den, wenn mas­si­ver in die Steue­rung der Aero­dy­na­mik der Flü­gel ein­ge­grif­fen wird. Mit­tels Ein­bau spe­zi­ell adap­ti­ver Ele­mente in die Flü­gel soll das bei neuen Flug­zeug­ty­pen gelin­gen. „Wenn man auf einer kur­zen Zeit­skala nicht nur die Flü­gel­klap­pen anspricht, son­dern sogar die Geo­me­trie des Flü­gels ver­än­dern könnte, wäre unsere Methode noch ein­mal deut­lich wir­kungs­vol­ler“, betont András Gálffy. „Das stre­ben wir nun mit adap­ti­ven Flü­geln an, mit soge­nann­ten Mor­phing Wings, die Vogel­flü­geln nach­emp­fun­den sind.“ 

Diese Flug­zeug-Steue­rungs­tech­nik wird nun erst­mals bei der SIAE Air­show in Paris vom 17. bis 23. Juni prä­sen­tiert (Anm. Halle 4, Stand G17). Neben Know-how des TU-Wien-Insti­tu­tes für Auto­ma­ti­sie­rungs- und Rege­lungs­tech­nik wer­den der inter­na­tio­na­len Luft­fahrt­in­dus­trie auch Inno­va­tio­nen aus wei­te­ren Insti­tu­ten und Fakul­tä­ten der TU Wien sowie Ser­vice­an­ge­bote der Tech­ni­schen Ver­suchs- und For­schungs­an­stalt, die gemein­sam von TU Wien und dem TÜV Aus­tria betrie­ben wird, vorgestellt. 

Viel­fäl­tige Ein­satz­ge­biete in Luftfahrtindustrie
Dazu gehö­ren etwa : Getriebe Know-how und ein neu­ar­ti­ger Antrieb für Dreh­flüg­ler mit varia­blen Rotor­dreh­zah­len (kon­form mit Sicher­heits­vor­schrif­ten von EASA und FAA), wei­ters Inno­va­tio­nen bei qua­li­ta­ti­ven Bear­bei­tungs­pro­zes­sen in der Luft­fahrt, wie ver­bes­serte vibra­ti­ons­un­ter­stützte Bear­bei­tung (VAM), deter­mi­nis­ti­sches Ober­flä­chen­häm­mern (MHP) oder hoch­qua­li­ta­tive Bear­bei­tung von CFK-Bau­tei­len (Anm. Stacks und Inco­nel) sowie aktive Tur­bu­lenz­un­ter­drü­ckung mit um bis zu 10 Pro­zent redu­zierte Werte von Kraft­stoff­ver­brauch und CO2-Emis­sio­nen bei gleich­zei­tig ver­bes­ser­ter Sicher­heit und Reisekomfort.

Ebenso gezeigt wird mul­ti­phy­si­ka­li­sche Simu­la­ti­ons­soft­ware (Anm. NGSolve) für kom­plexe Geo­me­trien und Effekte in der Luft­fahrt­tech­nik, die leicht in den bestehen­den Work­flow inte­grier­bar ist und zudem noch Hoch­leis­tungs­po­ly­mere, die bis 650 °C hoch­sta­bil sind, auf umwelt­freund­lich her­ge­stell­ten Poly­imi­den basie­ren und beson­ders gerin­ges Gewicht auf­wei­sen – was wie­derum (und ebenso) viel­fäl­tige Ein­satz­va­ri­an­ten in der Luft- und Raum­fahrt bedeutet.