Elastische Flächen statt Klappen: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) testet Tragflächen, die sich im Flug verformen. Diese sollen Flugzeuge effizienter und sicherer machen.
Morphing Technologies & Artificial Intelligence Research Group (morphAIR) heißt das Projekt, in dessen Rahmen Flügel entwickelt wurden, die sich im Flug verändern. „Der morphende Flügel kann seine Form während des Flugs verändern und sich so optimal an unterschiedliche Flugzustände anpassen“, sagt Projektleiter Martin Radestock vom DLR-Institut für Systemleichtbau.
Das DLR-Team hat zwei Flügelsätze entwickelt, die beide aus Faserverbundmaterialien bestehen. Diese Flügelsätze wurden dann auf dem unbemannten DLR-Versuchsflugzeug Proteus getestet.
Die morphenden Flügel haben eine formvariable Hinterkante, hyperelastische Hinterkantenverbindung (hyperelastic trailing edge morphing, HyTEM) genannt, die sich spalt- und stufenfrei verformt. Das erledigen kleine Motoren. „Das HyTEM-Konzept ersetzt klassische Klappen und Querruder durch ein intelligentes System mit mehreren kleinen und über die Flügelspannweite verteilten Antrieben“, sagt Radestock. „Diese können die Profile an zehn Stellen präzise anpassen, ohne dass Lücken zwischen den Bereichen entstehen.“
Vorteil für Aerodynamik und Flugmechanik
Durch die kontinuierliche Form sinke der Profilwiderstand des Flügels. Daneben könne der Auftrieb, der induzierte Luftwiderstand sowie die Steuerung des Flugzeugs gezielt beeinflusst werden, erläutert Radestock. Das stelle „einen großen Vorteil für die Aerodynamik und Flugmechanik“ dar. Aber das System soll nicht nur die Effizienz verbessern, sondern auch für mehr Sicherheit sorgen, da Steuerfunktionen über den gesamten Flügel verteilt werden können.
Gesteuert wird das komplexe HyTEM-System von einer Flugregelung mit Künstlicher Intelligenz (KI), die vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik entwickelt und trainiert wurde. Zum Training gehörte dabei auch die Simulation von Schäden oder Ausfällen einzelner Steuerflächen. So lernte der Algorithmus, Veränderungen im Flug zu erkennen und die noch intakten Aktoren so zu steuern, dass das Flugverhalten möglichst stabil bleibt.
Das DLR hat die morphenden Flügel an das unbemannte Versuchsflugzeug Proteus montiert und im Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme in Cochstedt in Sachsen-Anhalt getestet. Die ersten Tests verliefen laut DLR erfolgreich: Sowohl die morphenden Flügel als auch die Referenzflügel erwiesen sich als flugtauglich.
Im Laufe dieses Jahres plant das DLR eine weitere Testkampagne mit Proteus. Dann soll unter anderem untersucht werden, ob das System auch für größere Fluggeräte skaliert werden kann. Das System soll dann im Projekt UAdapt (Unmanned Aircraft Wing Adaption) weiterentwickelt werden.
(wpl)
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