NASA prüft Flügelkonzept für effizientere Flugzeuge

Die NASA hat ihren neuen Flügelentwurf SWEET-15 erfolgreich getestet und dabei auch dessen Belastungsgrenzen ermittelt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen künftig helfen, treibstoffeffizientere Verkehrsflugzeuge zu entwickeln.

Bild: NASA/Christopher LC Clark

Forschende der NASA haben einen neuartigen Flügelentwurf mit der Bezeichnung SWEET-15 einer Reihe anspruchsvoller Strukturtests unterzogen, um dessen Belastungsgrenzen zu ermitteln. Die Ergebnisse stimmen das Team zuversichtlich, auch weil der Flügel gezielt über seine vorgesehenen Grenzen hinaus belastet wurde.

Ein besonderer Flügelentwurf

Das 4,5-Meter-Testmodell mit der vollständigen Bezeichnung Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing ist Teil der NASA-Forschung an künftigen, besonders effizienten Flugzeugen. Der Entwurf verbindet einen langen, schlanken Flügel mit einer aerodynamischen Stützstrebe und baut auf dem früheren Transonic-Truss-Braced-Wing-Konzept der NASA auf. Das Forschungsteam will herausfinden, ob diese Bauweise gemeinsam mit neuen, leichteren Strukturlösungen künftig Verkehrsflugzeugen helfen kann, Treibstoff zu sparen. Grundlage dafür ist die Kombination aus fünf verschiedenen fortschrittlichen Verfahren zur Herstellung und zum Zusammenbau von Verbundwerkstoffen. Gefertigt wurde das Testmodell am NASA Langley Research Center in Virginia, bevor es für die Tests an das NASA Armstrong Flight Research Center in Kalifornien ging.

Strukturtests und weiterer Zeitplan

Im Flight Loads Laboratory in Armstrong bogen die Ingenieurinnen und Ingenieure den Testflügel über mehrere Monate hinweg gezielt durch. Zahlreiche Dehnungs- und Lastsensoren waren über die gesamte Struktur verteilt und zeichneten auf, wie der Flügel auf steigende Kräfte reagierte. Die gesammelten Daten bestätigten die Vorhersagen der Computermodelle der NASA: Der Flügel hielt den erwarteten Belastungen im Flug problemlos stand. Damit gewann das Team Vertrauen in die neuen Fertigungsverfahren und Verbindungsmethoden, die beim Bau von SWEET-15 zum Einsatz kamen und künftige effiziente Flugzeugentwürfe unterstützen könnten.

Zum Abschluss der Testreihe führten die Ingenieurinnen und Ingenieure einen gezielten Bruchtest durch, bei dem die Lasten über die Auslegungsgrenzen des Flügels hinaus gesteigert wurden. Die Struktur versagte schließlich bei rund 127 Prozent der vorgesehenen Grenzlast, sichtbare Schäden zeigten sich an der Hinterkante sowie an der oberen Flügelhaut. Besonders aufschlussreich waren die Erkenntnisse zum Verhalten der Verbindungen zwischen Flügel, Hauptstrebe und einer zusätzlichen sogenannten Hilfsstrebe unter Belastungen jenseits des regulären Flugbereichs. Es ist das erste Mal, dass eine repräsentative, verstrebte Verbundflügelkonfiguration dieser Art getestet wurde, ermöglicht durch die Zusammenarbeit mehrerer NASA-Zentren und Projekte.

Die gewonnenen Daten sollen nun ausgewertet werden, um künftige Flugzeugzellenentwürfe zu unterstützen. Die Arbeiten sind Teil des Subsonic-Flight-Demonstrator-Projekts im Research and Technology Mission Directorate der NASA und gelten als weiterer Meilenstein in der Luftfahrtforschung der Behörde.

Quelle (Englisch): https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/armstrong/nasa-pushes-new-wing-design-to-find-structural-limits/