Perspektiven regenerativer Energien in der Luftfahrt
Mit Sonnenenergie um die Welt: Solar Impulse
„Einmal in der Luft um die Welt und das einzig mit der Kraft der Sonne. Die Schweizer Bertrand Piccard (Foto, nach der Landung in Nagoya) und André Borschberg haben sich auf diese abenteuerliche Reise mit ihrem Leichtbauflugzeug Solar Impulse 2 begeben. Auf ihrem Weg um den Globus in zwölf Etappen sind ihre größte Herausforderung die Ozeane. Besonders der Flug von Nanjing in China nach Hawaii ist eine echte Bewährungsprobe“ – schrieb die DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) in einer Pressemitteilung vor Beginn des Hawaii-Fluges, der dann vorerst in Nagoya endete. Der ähnlich einem Linienjet große Solarflieger soll, wenn er repariert ist, beim Weiterflug mit nur einem Piloten vier Tage und vier Nächte in der Luft bleiben.
Am Tag werden die vier elektrischen Propeller von der Sonne angetrieben, in der Nacht durch die tagsüber geladenen Batterien. Ein Projekt ganz in der Tradition erster fliegerischer Pioniertaten, das die Perspektive regenerativer Energien für die Luftfahrt ins Licht der öffentlichen Wahrnehmung rückt.
Schon die filigrane Konstruktion, die zwar kaum mehr wiegt als ein schwerer Mittelklassewagen aber die Spannweite eines Jumbos überbietet, ist ein Wagnis. Das DLR hat sie getestet. Drei DLR-Wissenschaftler geben Antworten zum Schwingungsverhalten dieses außergewöhnlichen Solarflugzeugs, zur Perspektive des elektrischen Fliegens und zur Bedeutung alternativer Treibstoffe für die zukünftige Luftfahrt.
„Am Rand des technisch Machbaren“
Dr.-Ing. Yves Govers vom DLR-Institut für Aeroelastik leitete 2014 die Standschwingungsversuche am neuen Flugzeug von Solar Impulse, das jetzt auf der Reise um den Globus ist, und testete schon 2010 den ersten Solar-Flieger des Schweizer Projekts.
Herr Govers, die Solar Impulse 2 hat eine Spannweite, die die Tragflächen eines Jumbojets überbietet und wiegt dabei kaum mehr als ein großer PKW. Ist solch ein Fluggerät nicht sehr empfindlich gegenüber jeglichen Belastungen in der Luft wie etwa starken Winden?
Ohne extremen Leichtbau wäre dieses Projekt nicht möglich und hier bewegt man sich tatsächlich am Rande des technisch Machbaren. Aerodynamische Belastungen etwa infolge von Böen sicher zu tolerieren, war von Beginn an ein Treiber für die Entwicklungen von Solar Impulse. Dennoch wird das Projekt von Meteorologen begleitet, die eine optimale und gefährdungsarme Route bei der Weltumrundung bestimmen. So versucht man Unwettern aus dem Weg zu gehen.
Sich verstärkende Schwingungen haben schon ganze Brücken zum Einsturz gebracht. Wie lässt sich sicher vor dem ersten Flug ausschließen, dass es nicht zum gefürchteten Flattern bei solch einem sensiblen Flugzeug kommt?
Wir haben vergangenes Jahr die Solar Impulse 2 in einem Standschwingungsversuch ausführlich getestet. Anschließend wurde auf Grundlage der Testdaten eine numerische Simulation durchgeführt, die das Flatterproblem behandelt und eine genaue Beurteilung der Flattergefährdung zulässt. Theoretisch können danach noch strukturelle Veränderungen am Flugzeug nötig sein. Danach kann das Flattern ausgeschlossen werden.
Wie hat die Solar Impulse 2 die anspruchsvollen Tests bestanden?
Die Schwingungstests sind nach Plan verlaufen. Die Ingenieure bei SolarImpulse haben da wirklich erstklassige Arbeit geleistet. Die SolarImpulse 2 ist ein außergewöhnliches Flugzeug, ebenso außergewöhnlich waren für uns die Standschwingungsversuche. Die extreme Leichtbauweise des Solarfliegers führt gewollt zu sehr langsamen Schwingungen mit großen Auslenkungen, die man mit bloßem Auge deutlich sehen kann. Das ist ein einzigartiger Anblick.