Flexible, neue Materialien werden nach Ansicht von Wissenschaftlern der Nasa den Flugzeugbau in den kommenden Jahrzehnten revolutionieren. Tragflächen, die während des Fluges ihre Form verändern, Bauteile “mit Gefühl” oder Materialien “mit Gedächtnis” seien gar nicht so weit von der Verwirklichung entfernt wie vielfach angenommen, sagt Anna McGowan, Leiterin einer Arbeitsgruppe am Langley-Forschungszentrum der Nasa.
Vögel sind manövrierfähiger als Flugzeuge. Sie können schweben, rückwärts und sogar seitwärts fliegen. Bis jetzt können wir das nicht einmal annähernd erreichen, sagt McGowan. Das seien jedoch die Vorbilder, denen die Nasa nacheifert. Denn zumindest was den vielseitigen Einsatz ihrer Flügel angeht, sind die Vögel allen Fluggeräten des Menschen noch weit voraus. Eine Vision der amerikanischen Wissenschaftler ist ein sogenannter “Nurflügler” mit flexiblen Tragflächen. Bei diesem Flugzeugtyp sind Flügel und Rumpf zu einer Einheit zusammengefügt, was ihm die Form eines riesenhaften Manta-Rochens verleiht. Auch der amerikanische Tarnkappenbomber ist ein Nurflügler, allerdings noch mit steifen Flügeln.
Die Nasa will ihre Nurflügler nicht über separate Leitwerke steuern, sondern durch eine Verformung der Tragflächen. Die Wissenschaftler hoffen dabei auf Materialien, die bisher nicht im Flugzeugbau eingesetzt werden. Etwa auf sogenannte piezoelektrische Materialen. Das sind Stoffe, die ihre Form unter elektrischer Spannung verändern. Solche Flügel könnten sich dem jeweiligen Flugzustand anpassen wie ein Vogelflügel.
Gedacht wird außerdem an sogenannte Formgedächtnis-Legierungen. Das sind Metalle, die sich an verschiedene Formgebungen “erinnern” können. Durch Regelsysteme lassen sie sich gezielt verbiegen. Sie kehren darauf wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Zu den Zukunftsentwürfen der Nasa-Entwickler gehören auch “fühlende” Tragflächen mit Sensoren, die äußere Kräfte in elektrische Impulse umwandeln. Mit Hilfe dieser Messgeräte könnten Flügel beispielsweise auf Windböen reagieren.
Bis hin zu “Aircars” fliegenden Autos für den Individualverkehr reichen die Visionen der amerikanischen Wissenschaftler. So weit möchten die Ingenieure und Forscher deutscher Institute und Firmen allerdings ihre Pläne noch nicht spinnen. “Vom Reifegrad ist das alles noch weit entfernt”, kommentiert Rolf Henke von der Dasa in Bremen, wo an der Entwicklung neuer Airbus-Generationen gearbeitet wird.
Die Forschung in Deutschland liege näher an der Praxis und konzentriere sich weniger auf neue Materialien. Vielmehr gehe es hier um die physikalischen Grundlagen neuer Flugkonzepte, so Henke. “Wir wollen erst einmal das Prinzip entwickeln.” Erst wenn sich gezeigt hat, was flexible Tragflächen bringen, werde man sich an die technische Umsetzung mit neuartigen Werkstoffen machen.
Zweifelhaft sei auch, ob sich Nurflügler als Verkehrsflugzeuge eignen. Die Passagiere müssten bei einem solchen Bautyp in einem fensterlosen Raum sitzen. Henke kann sich Nurflügler daher eher als Frachtflugzeuge vorstellen.
An flexiblen Tragflächen arbeiten auch Wissenschaftler des Braunschweiger Instituts für Strukturmechanik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Sie sollen in künftigen Verkehrsflugzeugen zum Einsatz kommen und durch variable Profile den Luftwiderstand senken und somit auch den Kerosinverbrauch reduzieren. Dabei arbeiten die Forscher im Windkanal auch mit den Materialien, die von der Nasa vorgeschlagen werden, berichtet Hanspeter Monner.
Ulrich Dewald
