Modelle für sichere Flugzeuge

Technologieprojekt verbindet erneut Forschende und Studierende der RWTH mit der Industrie

(PresseBox) (Aachen, ) Mit jedem Meter Flughöhe des "EV-55 Outback" steigt auch die Spannung bei den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls für Flugdynamik: Sie beobachten beim Freiflug aufmerksam, wie ihr Modell auf Wind und Turbulenzen reagiert. Auf den ersten Blicke könnte der Zweimotorer mit einer Flügelspannweite von 2,8 Metern ein beliebiges Modellflugzeug sein. Tatsächlich wird er für wissenschaftliche Zwecke genutzt: Mit dem Flieger im Maßstab von 1 zu 5,7 werden Untersuchungen vorgenommen, die unter möglichst realistischen Bedingungen die Flugeigenschaften eines Passagierflugzeugs simulieren sollen. Die Anforderungen an den Piloten, der das 24 Kilogramm schwere Modell vom Boden aus steuert, sind extrem hoch. Allein die Flächenlast, die auf die Flügel drückt, ist dreimal höher als bei Hobbymodellen. Konzentration ist gefragt, wenn der erfahrene und wettbewerbserprobte Modellflugpilot Stefan Eitdorf im Auftrag der RWTH die Maschine souverän durch den Luftraum führt.

Europäisches Verbundprojekt

Bei Serienreife soll das Flugzeug bis zu 14 Personen oder 1.800 Kilogramm Fracht im Regionalverkehr befördern und den Markt der Binnenluftfahrt erobern. Gefördert durch das CESAR-Projekt der Europäischen Union wurde es von einem tschechischen Hersteller entwickelt. CESAR steht für "Cost-Effefictive Small AiRcraft" und war von September 2006 bis Februar 2010 ein Vorhaben im 6. Europäischen Rahmenforschungsprogramm. Ziel ist, die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Flugzeughersteller im Bereich der allgemeinen Luftfahrt zu verbessern. 39 Firmen, Forschungsinstitute und Universitäten aus 14 europäischen Ländern waren beteiligt, aus Deutschland das Unternehmensnetzwerk EADS, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die TU München und die RWTH Aachen.

"Aerodynamik, Strukturentwicklung, Antriebstechnik und optimierte Systemauslegung sind bei der Entwicklung solcher Regionalflugzeuge neben kurzen Produktionszeiten und der Kostenreduktion besonders zu berücksichtigen", erläutert Dipl.-Ing. Georg Hahnen, Mitarbeiter des Lehrstuhls für Flugdynamik und Projektverantwortlicher der RWTH.

Anhand des skalierten Modells geben Untersuchungen möglichst genaue Angaben zum Flugverhalten des realen Fliegers. Zusammen mit den entwurfsbegleitenden Voruntersuchungen sollen die Ergebnisse so exakt sein, dass Professor Dr.-Ing. Dieter Moormann versichert, er würde unbesorgt mit einem Prototypen abheben.

Messungen des Flugverhaltens

Flugtests im Vorfeld tragen dazu bei, Risiken bei der Entwicklung und beim Erstflug zu minimieren. Mithilfe von Ähnlichkeitstheorien entwarf man an der RWTH das skalierte Modell, das einerseits so groß wie möglich sein soll, andererseits aber für den Betrieb als Modellflugzeug festgelegte Dimensionen nicht überschreiten darf. Die Motoren haben eine Leistung von 1,5 Kilowatt und erzeugen damit jeweils einen Schub von vier bis fünf Kilogramm.

Messinstrumente befinden sich unter anderem an der Nase des Flugzeugs, Drucksensoren und kleine Windfahnen ermitteln die Reaktionen auf äußere Einflüsse. Bei einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Kilometern pro Stunde soll das Modell bei Flugmanövern exakt so reagieren, wie das Original bei einer Geschwindigkeit von bis zu 240 Kilometern pro Stunde. Mithilfe dieser technischen Ausstattung - so teuer wie ein Mittelklassewagen - berechnen die Wissenschaftler, wie sich das Flugzeug in der Luft bewegen und bei unterschiedlichen Luftströmungen und Geschwindigkeiten verhalten wird. Die Daten werden anschließend bei EADS sowie am RWTH-Lehrstuhl ausgewertet und später auf das Verkehrsflugzeug übertragen.

Studierende bauten das Modell

3.500 Stunden haben studentische Hilfskräfte in der "Bastelbude" des Lehrstuhls damit verbracht, das Modell aus Glas- und Kohlefasern in Halbschalenbauweise per Handarbeit zu bauen. Es wird von sehr leistungsstarken Lithium-Polymer-Akkus mit 37 Volt betrieben. In Zukunft soll es nicht mehr per Fernsteuerung, sondern mit Autopilotsystem geflogen werden.

"Wir hoffen, in naher Zukunft interdisziplinär mit anderen Einrichtungen der RWTH arbeiten zu können", wünscht sich Moormann. Eine Zusammenarbeit sei beispielsweise mit Informatikern und im Bereich der Antriebstechnik denkbar.

Wenn "EV-55 Outback" auf regionalen Modellflugplätzen in die Luft geht, sehen dies die Beteiligten nicht ohne Sorgen. "Bodenwellen bergen die Gefahr, dass die Nase samt Messtechnik bei der Landung im weichen Grund stecken bleibt. Außerdem haben sie massive Auswirkungen auf die filigranen Instrumente. Wir hoffen auf eine baldige Alternative", unterstreicht Moormann. Eine asphaltierte Start- und Landebahn steht daher auf der Wunschliste der Beteiligten ganz oben.

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