Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Forscher der TU Berlin die Luftströmung mit Schall beeinflussen

10.05.2000


... mehr zu:
»Luftströmung »Strömung

Ein Flaschentrick verhindert Flugzeugabstürze

Das immer lautere Dröhnen der Turbinen und das zunehmende Rütteln zeigen es den Fluggästen an: Gleich wird das Flugzeug starten. Mit einem Ruck setzt sich die Maschine in Bewegung und steigt kurz darauf gen Himmel.

Viele Faktoren spielen bei solchen Flugzeugstarts eine Rolle, zum Beispiel der Anstellwinkel, also der Winkel zwischen der Luftströmung und dem Tragflügelprofil. Ist der Anstellwinkel bei Start oder Landung zu steil, droht das Flugzeug abzustürzen. Das liegt an der Strömung, die bei extremen Bedingungen der Kontur des Profils nicht mehr folgen kann und abreißt. Das bedeutet, die Tragflächen können fast den gesamten Auftrieb verlieren. Der Auftrieb ist nun aber genau die von der Luftströmung erzeugte Kraft, die das Flugzeug in der Luft hält. Die Folge: Das Flugzeug gerät ins Trudeln und saust dann wie ein Stein zu Boden.

Forscher arbeiten schon seit einiger Zeit daran, das Abreißen der Strömung zu beeinflussen. Wissenschaftler der TU Berlin, die sich im Sonderforschungsbereich 557 "Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen" mit dem Verständnis und der Verbesserung von Strömungsproblemen beschäftigen, haben nun eine ungewöhnliche Methode entdeckt. "Das Prinzip ist an sich kinderleicht", erzählt Frank Urzynicok vom Hermann-Föttinger-Institut der TU Berlin, "jeder hat sicherlich schon einmal über eine Flasche geblasen und sich über den Ton gewundert, der dabei entstand." Dieses Phänomen, das die Akustiker Helmholtz-Resonanz nennen, wollen die TU-Forscher nutzen. "Strömungen reagieren auf Schall. Man brüllt sozusagen Strömungen an. Es entsteht eine Schwingung, die nicht nur einen Ton, sondern kleine Luftwirbel in der Umgebung der Schallquelle erzeugt. Diese kleinen Wirbel sorgen dafür, dass die Strömung, vereinfacht gesagt, länger am Objekt klebt", erklärt Urzynicok.

Um den Schall zu erzeugen, hat man bisher immer mit Lautsprecheranlagen gearbeitet. Wird nun der Effekt der Helmholtz-Resonanz ausgenutzt, ist eine zusätzliche energiebetriebene Schallquelle überflüssig. Urzynicok schätzt, mit der neuen Methode den Auftrieb eines einfachen Tragflächenflügels bei extremen Anstellwinkeln um zehn Prozent steigern zu können. Das würde die Sicherheit bei Flugzeugen erheblich verbessern.

Auf die Idee sind die TU-Forscher zufällig gekommen. "Bei einem früheren Versuch hatten wir einen schmalen Schlitz quer über die Tragfläche geschnitten, der mit einem Hohlraum innerhalb der Tragfläche verbunden war. In diesen Hohlraum haben wir mittels eines Lautsprechers Schall geschickt und diesen Versuchsaufbau im Windkanal getestet. Eines Tages stellten wir zu unser Überraschung fest, dass wir auch dann einen Ton hörten, als der Lautsprecher ausgeschaltet war. Es ist genau der gleiche Effekt, wie beim Pfeifen über eine Flasche hinweg", erzählt Urzynicok.

Nach einigen theoretischen Überlegungen und Versuchen mit Modellen entpuppte sich das als sehr brauchbare Methode. Mittlerweile haben die TU-Wissenschaftler ihr Versuchsmodell so umgebaut, dass das Volumen des Hohlraumes und die Schlitzöffnung verändert werden können. Durch Verkleinerung oder Vergrößerung kann man die Frequenz der Schwingung beeinflussen. "Das lässt sich beim Vergleich mit einer Flasche sehr gut nachvollziehen. Je nachdem wie voll die Flasche ist, ändert sich der Ton", schildert der TU-Mitarbeiter. Das hat den Vorteil, dass man den Effekt gezielt steuern und damit flexibel auf die Strömung reagieren kann.

Derzeit arbeiten die Forscher am TU-Institut an der Optimierung ihres Systems. Urzynicok kann sich vorstellen, dass nicht ein großer, sondern mehrere kleinere Schlitze am günstigsten sind. Getestet wird aber auch, welches Material sich am besten eignet.
Außerdem wollen sie ein Modell entwickeln, das nicht nur bei Flugzeugen, sondern auch bei anderen technischen Anwendungen eingesetzt werden kann. Ein Problem ist derzeit jedoch die Lärmbelästigung. "Wir können einen sehr lauten Ton erzeugen, aber irgendwann ist die Grenze des Ertragbaren erreicht", sagt Urzynicok.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gerne: Frank Urzynicok, Hermann-Föttinger-Institut der TU Berlin, Tel: 030/314-24531 oder -23103, Fax: -21101 E-Mail:
urzy@pi.tu-berlin.de

Ramona Ehret |

Weitere Berichte zu: Luftströmung Strömung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio
18.01.2017 | KTH Royal Institute of Technology Schweden

nachricht Hubschrauberflüge unter Extrembedingungen simulieren
27.12.2016 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein neuer Index zur Diagnose einer nichtalkoholischen Fettlebererkrankung

20.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das Cockpit für Kühlgeräte

20.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Der Hausschwamm als Chemiker

20.01.2017 | Biowissenschaften Chemie