DLR und Airbus untersuchen Flugverhalten von Insekten bei Start und Landung
Mückenschwärme sind nicht nur für den Menschen lästig. Kleben die Insekten millionenfach an Cockpit und Tragflächen von Flugzeugen, sorgen sie für eine deutlich schlechtere Aerodynamik. DLR-Forscher arbeiten deshalb an Hightechflügeln mit Insektenschutz, die verhindern sollen, dass Insektenschwärme an den Tragflügeln kleben bleiben und den Spritverbrauch erhöhen.
Besonders bei Start und Landung werden Rumpf und Tragflächen von Flugzeugen stark mit Insekten verschmutzt. Das beeinträchtigt besonders bei glatten Tragflächen die Aerodynamik.
Foto: Fraport
Sie schwirren besonders gerne über den aufgeheizten Start- und Landebahnen der Flughäfen: Riesige Insektenschwärme tummeln sich in Höhen von 15 Metern, können sich aber auch bis in Höhen von 200 Metern hochschwingen. Dort kollidieren sie mit startenden und landenden Maschinen und sorgen dafür, dass der Frontbereich und die Tragflächen übersäht sind mit Insekten. Und das hat Folgen für die Aerodynamik.
Insekten stören Strömungsverhalten modernen Laminarflügel
Vor allem die Flugzeuge der Zukunft mit besonders glatten Tragflächen aus Kohlefasern würden unter den Verschmutzungen durch Insektenschwärme erheblich leiden. Bei heutigen Maschinen fallen die zusätzlichen Verunreinigungen nicht so ins Gewicht, weil die Aerodynamik durch Unebenheiten auf der Oberfläche wie Fugen, Stufen und Nieten beeinträchtigt wird.
Bei besonders glatten Laminarflügeln ist das anders. „Die Entwicklung von Flügeln mit einer strömungsgünstigeren Oberflächenqualität stellt eine große Herausforderung dar“, sagt Dominic Fabian Gloß, Ingenieur am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Die vielen Insekten, die auf die vorderen Bereiche der Flügel treffen, verhindern das Ausbilden großer laminarer, reibungsarmer Bereiche der Tragfläche und machen damit das Ziel der Treibstoffersparnis durch Laminarhaltung zu Nichte.“
Insekten auf der Nase des DLR-Forschungsflugzeugs ATRA: Mit zahlreichen Starts und Landungen auf dem Flugplatz Magdeburg-Cochstedt untersuchen das DLR und der Flugzeugbauer Airbus, wo genau Flugzeuge durch Insekten verschmutzt werden.
Quelle: DLR
Für moderne Flügel der Zukunft muss die Oberfläche besonders glatt sein, damit der Reibungswiderstand geringer wird. Glatte Tragflächen verlängern die Laminarhaltung. Dies bedeutet, dass die widerstandsarme laminare Laufstrecke der umströmende Luft verlängert wird.
Aber wo genau treffen die Insekten auf die Tragflächen? Und wie lässt sich das verhindern? Um diese Fragen zu beantworten, haben das DLR und der Flugzeugbauer Airbus ein Forschungsprojekt gestartet, um das Flug- und Strömungsverhalten von Insekten zu untersuchen. Dafür startete das DLR-Forschungsflugzeug ATRA vom Flughafen Braunschweig aus mit Ziel Magdeburg-Cochstedt und führte über Sachsen-Anhalt Testflüge im Tiefflug durch.
Simulierte Starts und Landungen 15 Meter über dem Boden
„In etwa 15 Metern über Grund fliegend war es das Ziel, in möglichst kurzer Zeit den im Alltag eigentlich unerwünschten Insektenbefall in typischen Start- und Landekonfigurationen gezielt herbeizuführen“, berichtet Testpilot Stefan Seydel. Direkt über dem Flughafen wurden an vier Tagen rund 30 Tiefflüge absolviert und dabei Starts und Landungen simuliert. Die Forscher wählten dafür spezielle Tage aus, an denen ein besonders hohes Insektenaufkommen vorhergesagt wurde.
Für die Testflüge haben die Forscher Klebefolien an den Tragflächen angebracht. Die Muster der Insekten werden nun in Computermodelle eingegeben, um festzustellen, wo die meisten Insekten bei den Starts und Landungen und je nach Geschwindigkeit haften geblieben sind. „Die Ergebnisse nutzen wir im Rechner für zukünftige aerodynamische Tragflächen-Entwürfe zur Weiterentwicklung der Laminartechnologie“, so Gloß.
Die künftigen Tragflügel aus besonders glatter Kohlefaser ohne Unebenheiten und Verunreinigungen werden mit Vorderkantenklappen ausgestattet, die die neuartigen Tragflächen während der Starts und Landungen vor Insektenbefall schützen sollen. Die Messflüge von Magdeburg sollen die notwendigen Daten liefern, um diese Klappen zu optimieren. Weitere Versuchsflüge sind für Ende August geplant.
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