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 Mensch und Maschine gemeinsam in der Produktion
21.08.2018 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Hochschule Karlsruhe kann künftig mit mobilem 360°-Kamerasystem Straßenverkehr erforschen
14.08.2018 | Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft

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: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Dialog an Deck, Science Slam und Pong-Battle

21.08.2018 | Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Zukünftige Informationstechnologien: Wärmetransport auf der Nanoskala unter die Lupe genommen

21.08.2018 | Physik Astronomie

Bedeutung des „Ozeanwetters“ für Ökosysteme

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics