Fliegen ohne Turbulenzen

Eine Erfindung der TU Wien reduziert die Auswirkungen von Turbulenzen auf Flugzeuge um 80 Prozent.

Sie sind eine Qual für Menschen, die unter Flugangst leiden: Selbst große, schwere Flugzeuge werden von heftigen Turbulenzen kräftig geschüttelt. Die Erfindung eines Dissertanten an der TU Wien soll dieses Problem nun deutlich verringern: Fluggeräte werden mit speziellen Sensoren ausgestattet und sobald eine Turbulenz erkannt wird, kann man mit Hilfe einer ausgeklügelten Regelungstechnik gegensteuern. Simulationen und Flugexperimente zeigen, dass die Stabilität der Flugbahn und somit der Komfort erheblich verbessert werden kann.

Turbulenzen: ausgleichen statt ausweichen

Heute versucht man, Turbulenzen vorherzusagen und besonders turbulente Luftregionen zu umfliegen. Das kostet Zeit, Geld und Treibstoff. In Zukunft soll es möglich sein, Turbulenzen direkt zu durchfliegen, ohne schwere Erschütterungen zu erleiden – und zwar mit den Flugzeugen, die es heute bereits gibt. Wenn man nämlich ihre Flügelklappen auf die richtige Weise ansteuert, kann man die Auswirkung von Turbulenzen drastisch reduzieren.

„Zunächst werden in Fühlern vor dem Flugzeug Sensoren eingebaut, die den Luftdruck messen und dadurch Turbulenzen registrieren“, erklärt András Gálffy, Erfinder und Assistent am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien. „Sekundenbruchteile später, wenn die Flügel in diese Luftregion gelangen, kann man mit Hilfe einer intelligenten Ansteuerung der Aktorik bereits gegensteuern“, sagt Prof. Georg Schitter, Leiter der Forschungsgruppe für intelligente mechatronische Systeme.

Kleine, genau der Turbulenz entgegenwirkende Schwingungsbewegungen der Flügelklappen genügen, um den Auftrieb zu variieren und damit die Schwingungen des Flugzeugs deutlich zu dämpfen. „Man kann sich das so vorstellen wie bei geräuschunterdrückenden Kopfhörern mit noise cancelling: die Störungen, die von außen auf das System einwirken, werden genau gegengleich erzeugt und heben sich insgesamt auf. Das Ergebnis: ein turbulenzfreier Flug“, erklärt András Gálffy.

Durch Simulationsrechnungen und unbemannte Testflüge konnte man zeigen, dass sich die Störeffekte durch Turbulenzen mit der neuen Technik um über 80 % verringern lassen. Die neue Methode wurde bereits zum Patent angemeldet. Nun soll durch Tests an bemannten Flugzeugen gezeigt werden, dass sich die Ergebnisse auf die kommerzielle Luftfahrt übertragen lassen.

Über den/die Forscher*In

Prof. Georg Schitter arbeitet am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik und ist Projektleiter der Forschungsgruppe für intelligente mechatronische Systeme an der TU Wien. Er beschäftigt sich mit international sichtbarer und führender Forschung im Bereich der Präzisionsmesstechnik, Mechatronik und Präzisionstechnologie sowie Automatisierungs- und Steuerungstechnik.