Ein internationales Forscherteam glaubt, einen überraschend einfachen Weg zur Verringerung des Treibstoffverbrauchs von Flugzeugen gefunden zu haben. Dazu müssen deren Flügel nur aufgeraut werden. Mittels Experimenten in einem Windtunnel konnten die Wissenschaftler demonstrieren, dass dadurch Turbulenzen vermieden und somit auch der Reibungswiderstand verkleinert werden.
Die Ergebnisse der Studie von Jens Fransson vom Königlichen Institut für Technologie in Stockholm und seinen Kollegen scheinen dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen: Wenn Luft an einer rauen Oberfläche vorbeiströmt, sollte doch eigentlich durch die Ausbildung von kleinen Wirbeln an der gepockten Oberfläche die gleichförmige Natur der Strömung zerstört werden. Flugzeugflügel weisen daher nicht nur ein stromlinienförmiges Profil auf, sondern sind zudem auch äußerst glatt.
Die schwedischen Forscher kamen allerdings in ihren Experimenten zu dem umgekehrten Ergebnis. In ihrer Studie untersuchten sie das Vorbeiströmen von Luft an einer rechteckigen Platte. Die Luft war dabei mit feinen Rauchpartikeln durchsetzt, so dass die Strömungslinien mit einer Kamera aufgezeichnet werden konnten.
Wie erwartet traten ab einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit turbulente Störungen sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite der Platte auf. Als die Forscher nun aber eine der beiden Seiten durch das Anbringen kleiner Zylinder einer Höhe von nur etwa 1,4 Millimetern aufrauten, verringerten sich zu ihrer Überraschung die auf dieser Seite ausgelösten Turbulenzen.
Die kleinen Zylinder lösten nämlich winzige Luftwirbel aus, die laut Fransson die Viskosität der vorbeiströmenden Luft ein wenig erhöhten. Ebenso wie Honig im Vergleich zu Wasser ohne große Turbulenzen an einem Körper vorbeiströmen kann, verringerte sich der Reibungswiderstand der Platte in Luft mit einer effektiv erhöhten Viskosität.
Die Forscher wollen nun den Einfluss rauer Oberflächen auf die Aerodynamik von Flügeln genauer untersuchen, um abzuschätzen, ob deren praktischer Einsatz tatsächlich den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen verringern könnte.
Physical Review Letters (Band 96 Artikel 064501) Stefan Maier
