Jeder hat wahrscheinlich am Ende des Sommers schonmal einen Schwarm sogenannter Zugvögel gesehen, die in Richtung Süden fliegen. Dabei ist die Formation, in denen diese Vögel fliegen nicht zufällig, sondern ein geniales Prinzip.

Um dieses zu verstehen, betrachte man erst einmal an, was aerodynamisch gesehen an einem Flügel passiert. An der Flügeloberseite legt die umströmende Luft wegen des Flügelprofils eine längere Strecke zurück und ist deswegen schneller. An der Flügelunterseite legt die Luft eine geringere Strecke zurück und ist langsamer. Dadurch entsteht über dem Flügel Unterdruck und unter dem Flügel Überdruck. Das nennt man allgemein Auftrieb.
An den Flügelspitzen treffen beide Luftmassen aufeinander und Luft strömt von der Unterseite zur Oberseite. Die dadurch ausgelösten Verwirbelungen werden auch als Wirbelschleppen bezeichnet.

Zurück zu den Vogelschwärmen: Abgesehen vom ersten Vogel nutzen die Vögel diese Aufwärtsbewegung der Wirbelschleppen des vorausfliegenden Vogels aus und benötigen dadurch weniger Energie zum Fliegen.

Dieses Prinzip kann auch auf Flugzeuge angewandt werden. Dazu muss sich ein Flugzeug so hinter dem Vorrausfliegenden positionieren, dass es diese Aufwärtsbewegung der Wirbelschleppen optimal nutzt und somit Treibstoff einsparen kann.

Im Jahr 2017 teste Nasa dieses Prinzip erstmals mit zwei zivilen Flugzeugen unter dem Namen „Wake Surfing“. Dabei ergaben erste Testergebnisse eine mögliche Reduktion des Treibstoffverbrauchs um bis zu 15%. Auch Airbus forscht an sogenannten Formationsflügen.
Um gleichzeitig höchste Sicherheit und Genauigkeit zu ermöglichen, ist es erforderlich zusätzliche Software für den Autopiloten und neue Prozeduren mit der Flugsicherung zu entwickeln.

Das Konzept des „Wake Surfing“ könnte dann vor allem auf Langstreckenflügen eingesetzt werden. Zwei oder mehre Flugzeuge könnten gemeinsam zum Beispiel über den Atlantik fliegen und somit den insgesamten Treibstoffverbrauch senken.

Artikel: Fabio

Ein kleiner Knick am Ende der Tragfläche, der den Betrieb eines Flugzeuges effizienter, leiser und sparsamer gestaltet: Winglets. Es ist nachgewiesen, dass Winglets den Kraftstoffverbrauch eines Flugzeuges in der Nettobilanz um ca. fünf Prozent reduzieren, und zwar durch die Erhöhung des Verhältnisses zwischen Auftrieb und Widerstand. Dies geschieht nach dem Vorbild der Natur: Die Schwungfedern eines Greifvogels können fächerförmig gespreizt werden, wodurch die Geschwindigkeit und der Auftrieb der Tiere gesteigert wird – ähnlich wie bei dem Prinzip der Winglets, die sozusagen einen vertikalen Flügel am Flugzeug imitieren.

Durch Unterdruck auf der Oberseite und Überdruck auf der Unterseite der Tragfläche entsteht der Auftrieb beim Flugzeug. Um den Unterdruck auszugleichen strömt Luft um die Tragfläche herum und führt zu Wirbeln an den Flügelspitzen, die dem Auftrieb entgegenwirken und den Kerosinverbrauch erhöhen. Durch die Winglets an den Tragflächenenden lassen sich diese Wirbel reduzieren, indem sie sich teilweise gegenseitig auslöschen. Die Winglets sorgen nämlich dafür, dass die Wirbel an den Flügelenden in kleine Verwirbelungen zerlegt werden. Durch die Reduzierung des Strömungswiderstandes wird gleichzeitig der Auftrieb verbessert, was effiziente Folgen hat: Das Flugzeug steigt schneller, erzeugt weniger Lärm beim Start und durch die Energieeinsparung wird die Reichweite während dem Flug erhöht. 

Artikel: Lisa Marie Thönges

Triebwerke sind die “Störenfriede“ am Flieger, da sie den Flugzeugen den notwendigen Schub verleihen und somit am meisten Lärm verursachen. Insbesondere beim Start werden große Mengen Luft vom Triebwerk angesaugt und wieder ausgeblasen, wodurch starker Lärm entsteht. Deshalb arbeiten Triebwerkshersteller kontinuierlich daran, mit neuen Technologien dem Triebwerkslärm entgegenzuwirken. Die sogenannten Chevron-Düsen stellen eine dieser potentiellen Möglichkeiten dar.

Gemeinsame Messungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Lufthansa haben ergeben, dass die Chevron-Drüsen beispielsweise den Strahllärm eines A319-Triebwerks um rund ein Dezibel minimieren können. Auch der Flugzeughersteller Boeing verbaut die Chevron-Drüsen bereits zunehmend bei seinen Maschinen.

Artikel: Lisa Marie Thönges

https://www.fluglärm-portal.de/laerm-vermeiden/moderne-flugzeuge/triebwerke/