Rotierende Kamera zeigt Verformungen
Mit einem neuen Messgerät lässt sich der Vortrieb von Flugzeugen verbessern und Treibstoff sparen. Die Technik lässt sich auch auf die Flügel von Windgeneratoren übertragen.
Der Erstflug einer rotierenden Propeller-Kamera fand im tschechischen Kunovice mit einer einmotorigen Evektor VUT 100 Cobra statt.
Foto: DLR
Propeller von Flugzeugen und Flügel von Windkraftanlagen führen ein Eigenleben. Je nach Belastung verformen sie sich. Theoretisch ist das bekannt. Gesehen hat es bis vor kurzem noch niemand. Bei Flugzeugen geht es viel zu schnell und bei Windmühlen zu langsam.
Jetzt lassen sich die Verformungen sichtbar machen. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen bauten in die Nabe einer einmotorigen Evektor VUT 100 Cobra eine Hochgeschwindigkeits-Stereokamera ein, die sich mit dem Propeller dreht. Die Mitarbeiter des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik richteten sie auf einen der drei Flügel, den sie mit auffälligen Strichen markierten. Sonst hätten sie später auf den Bildern nur eine dunkelgraue Fläche gesehen. Derart vorbereitet flogen sie ins tschechische Kunovice und begannen mit ihrer Messkampagne. Sie starteten die Kamera aus dem Flugzeug heraus mit Hilfe eines kleinen Senders. Die Bilder konnten sie live auf einem Monitor verfolgen.
Mit der Konstruktion der Kamera mussten sie sich besonders viel Mühe geben. Auch wenn sie in die Nabe integriert wurde zerrten gewaltige Kräfte an ihr. Wegen der schnellen Rotation des Propellers musste sie bis zum 20-fachen der Erdanziehungskraft aushalten. Dazu kamen heftige Vibrationen. Deshalb legten sie der Kamera samt Minicomputer und Empfänger für Signale aus dem Flugzeug ein stählernes Korsett an.
Objektive Kriterien unterstützen Piloten
Was auf den ersten Blick eher nach einer rein akademischen Übung aussieht hat hohe praktische Bedeutung. „Wenn sich das Propellerblatt verformt, verändert sich auch die Leistung des Propellers“, sagt Fritz Boden, einer der beteiligten Wissenschaftler. Sein Kollege Boleslaw Stasicki glaubt, dass die Bildfolgen den Herstellern von Propellern helfen können, deren Effektivität und Lebensdauer zu verbessern. Sowohl das Material als auch ihre Form bestimmen das Ausmaß der Verformung, so die ersten Erkenntnisse.
Auch Piloten können von den Tests profitieren. Bisher stellen sie Anstellwinkel und Drehzahl nach Gefühl ein. Damit verändern sie die Geschwindigkeit der Maschine. Künftig haben sie objektive Kriterien, die es ihnen ermöglichen, die Variablen so zu wählen, dass sie größte Leistung bei geringstem Treibstoffverbrauch erzielen. Die DLR-Forscher glauben, dass sich ihre Erkenntnisse auch auf die Flügel von Windgeneratoren übertragen lassen, Form und Festigkeit also optimiert werden können, um den Stromertrag zu steigern.
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