Verbesserte Hochauftriebshilfen für Flugzeuge
Erstellt am: 17.08.2005 | Stand des Wissens: 24.10.2018
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TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Neuartige Entwicklungen für Hochauftriebshilfen sind neben den bereichsspezifischen Arbeiten im Vorentwurf, der Flugphysik, der Struktur und der Systementwicklung, interdisziplinäre Interaktionen seitens der Flügelkonfiguration, der Rückwirkung auf Rumpf- und Leitwerk und der gesamten Flugzeugkonfiguration bereits früh zu berücksichtigen und optimal aufeinander abzustimmen. Es existieren folgende zwei Konzepte zur Reduzierung der Umweltbelastung:
- der multifunktionale, adaptive Flügel
- der "grüne" Hochleistungsflügel
Das Prinzip des multifunktionalen, adaptiven Flügels beinhaltet die Anpassung des Flügels an die jeweilige Aufgabenstellung. Die heutigen Verkehrsflugzeuge verfügen bereits über diese Adaptierbarkeit in den entsprechenden Flugphasen, in Form einer deutlichen Vergrößerung der Flügelfläche und einer stärkeren Wölbung über das Hochauftriebssystem.

Anstelle der Querruder befinden sich über die gesamte Spannweite Fowlerklappen, die je nach Aufgabenstellung entlang der Spannweite unterschiedlich ausgeschlagen und genutzt werden können. Dieses adaptive System ist über das gesamte Flugprofil anwendbar und übernimmt zudem die Roll- und Lastkontrolle, mit folglich guter Manövrierfähigkeit.

Das Konzept des umweltfreundlichen, "grünen" Flügels ermöglicht neben einer Lärmreduktion im An- und Abflugbereich eine Senkung des Treibstoffverbrauchs. Neue Hochauftriebselemente, die das Auftriebssystem einfacher, damit leichter und kostengünstiger unter gleichzeitiger Lärmreduzierung bei Start und Landung gestalten, werden mit konfigurativen Modifikationen zusammengebracht. Kernelement der neuen Konfiguration ist ein Flügel mit reduzierter Pfeilung und deutlich erhöhter Streckung im Vergleich zum heutigen Flügel.

Neben den Kernelementen wie Laminarität des Strömungsverhaltens und extrem wirtschaftlichen Triebwerken, steigert das Gesamtkonzept durch Einbringen verschiedenster Hochauftriebselemente, die über einen geringen Quelllärm verfügen, die Gleitzahl im Start mit folglicher Reduzierung des Lärms. Im Landeanflug ermöglichen die Hochauftriebskomponenten einen steileren Anflug, der mit einer Wirbelschleppenreduktion gekoppelt sein kann.
Einzelkomponenten
Innerhalb eines Einzelprojektes in Zusammenarbeit von Airbus Deutschland mit dem EADS Corporate Research Center Deutschland, wurde eine Komponente entwickelt, die dazu beiträgt das Auftriebsverhalten von Flugzeugen zu verbessern und die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Dabei handelt es sich um zusätzliche, in die Landeklappen integrierte Klappen, die je nach Flugzustand bis zu 90° angestellt werden können. Diese sogenannten Mini Trailing Edge Devices - Mini-TEDs sind monolithische CFK-Bauteile, die über faserintegrierte Scharniere an die Hinterkante der Landeklappe angebunden werden.
Das gemeinsame Ziel aller Projekte, die sich mit der Entwicklung von Hochauftriebshilfen befassen, ist die Integration hochentwickelter Technologien in weitgehend festgelegte Flügelkonfigurationen, zum Zweck die Flugzeugeffizienz zu verbessern und Umwelteinflüsse zu reduzieren.
Diese Entwicklungen betreffen meist die Strömungskontrolle, welche in drei Kategorien unterteilt werden kann:
- Abreißkontrolle
- Verspäteter Laminar-Turbulenz-Umschlag
- Reduzierung des Widerstandsbeiwertes [KATnet04]