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 Gemeinsam unterwegs: Straßeninfrastruktur für konventionelle und hochautomatisierte Fahrzeuge
07.08.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

nachricht Effizient und intelligent: So können Drohnen die Zustellung von Gütern planen
12.07.2017 | Alpen-Adria-Universität Klagenfurt

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie