Luftwiderstand verringern –
Kerosin einsparen

#

Flugzeuge verdrängen beim Fliegen große Luftmassen. Deshalb spielen die Form und die Oberflächenbeschaffenheit eines Flugzeugs eine wichtige Rolle für den Luftwiderstand. Je weniger Widerstand beim Fliegen überwunden werden muss, desto weniger Kerosin muss zur Schuberzeugung verbrannt werden.

Schon kleinste Unebenheiten an der Flugzeugoberfläche, wie Ritzen und Kanten, verwirbeln die Luft und bremsen das Flugzeug. Besonders an den Flügeln werden erhebliche Luftmengen verwirbelt. Die Flugzeughersteller arbeiten deshalb an neuen Flügelformen und neuen Oberflächen, um den Luftwiderstand zu reduzieren.

#

Winglets & Co

Flugzeuge fliegen, weil über und unter den Tragflächen ein unterschiedlicher Luftdruck entsteht. An den Flügeln kommt es beim Flug zu Luftverwirbelungen, die das Flugzeug abbremsen. Das kostet Kerosin. Die Form und Größe der Verwirbelungen hängt auch vom Design der Flügel ab. Das gilt nicht nur für Flugzeuge, sondern auch für Vögel. Sie passen die Stellung ihrer Flügel im Flug an und sind damit ein Vorbild für den Flugzeugbau.

Bei manchen Vögeln sind die Flügelspitzen nach oben gebogen, weil das den Luftwiderstand verringert. Ein besonders auffälliges Beispiel dafür ist der Kondor. Nach dem gleichen Prinzip funktionieren die gebogenen Flügelspitzen an den Enden der Tragflächen von Flugzeugen.

Es gibt verschiedene Varianten und Namen, je nach Hersteller oder ob es sich um eine nach oben oder zusätzlich auch nach unten gebogene Verlängerung des Außenflügels handelt. Die gebogenen Flügelspitzen reduzieren die Luftverwirbelungen und sparen dadurch Kerosin ein: im Durchschnitt drei bis sechs Prozent. Praktisch bedeutet das, dass ein Flugzeug durch gebogene Flügelspitzen im Jahr bis zu 900 Tonnen CO2 einspart.

#

Weniger CO2 durch gebogene Flügelspitzen

Quelle: Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft (BDL) auf Grundlage von Unternehmensangaben

In den vergangenen Jahren wurde eine Vielzahl von gebogenen Flügelspitzen entwickelt, die an verschiedenen Flugzeugtypen eingesetzt werden. Hier eine kleine Übersicht:

#

Bildergalerie: Der Kondor als Vorbild

  • Quelle: iStockphoto.com/Martin Schneiter
    Der Kondor

    Die meisten Winglets sind den gebogenen Flügelspitzen des Kondors nachempfunden.

  • Blended Winglet

    Blendet Winglets bieten einen fließenden und runderen Übergang zur Spitze.

  • Raked Wingtips

    Bei den Raked Wingtips handelt es sich um eine pfeilartige Verlängerung des Flügels.

  • Sharklet

    Die Sharklets sind Haiflossen nachempfunden und sind am Ende des Flügels lang in die Höhe gebogen.

  • Split Scimitar Winglet

    Beim Split Scimitar Winglet ist der Flügel nach oben verlängert und hat eine zusätzliche Verstrebung nach unten.

  • Wingtip Fence

    Wingtip Fences sind sowohl nach unten als auch nach oben ausgerichtet.

Mehr
#

Vorbild Hai

Neben den Vögeln, deren Flügel Vorbild für die gebogenen Flügelspitzen sind, gibt es eine weitere Tierart, die Modell stand für eine Innovation in der Treibstoffeinsparung: Haie. Sie sind auch deshalb so schnelle Schwimmer, weil die Rillenstruktur ihrer Haut verhindert, dass bremsende Wasserverwirbelungen entstehen. Dieses Prinzip soll auch auf die Oberfläche von Flugzeugen übertragen werden.

Lufthansa, Airbus und das Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung haben den Einsatz von haifischhautähnlichen Flugzeugoberflächen, der sogenannten Riblet-Struktur, im Rahmen des EU-Projekts Clean SkyClean SkyTechnologieinitiative, die durch Innovationen zur Redaktion von Treibhausgas- und Lärmemissionen von Flugzeugen beitragen soll. untersucht. In einem nächsten Schritt und eingebettet in das Forschungsprojekt FAMOS entstand ein Verfahren, mit dem sich die Riblet-Struktur auf Flugzeugoberflächen aufbringen lässt.

Durch die haifischähnliche Oberfläche wird eine Treibstoffersparnis von einem Prozent erwartet. Das scheint auf den ersten Blick wenig, bedeutet aber, dass alleine bei den Flugzeugen der Lufthansa Passage bei jährlich mehr als sechs Millionen Tonnen verbrauchtem Kerosin etwa 200.000 Tonnen an CO2-Emissionen eingespart werden können. Das folgende Video zeigt, wie die feine Rillenstruktur, die hilft Luftverwirbelungen zu reduzieren, am Flugzeug eingesetzt wird.

#

Vorbild Hai: Diese Oberfläche spart Treibstoff ein

Quelle: Lufthansa Technik Group
Mehr
#

Saubere Flügel

Flugzeugoberflächen verändern sich im Lauf eines Fluges auf Grund zunehmender Verschmutzungen. Eine Ursache dafür sind Insekten, die an den Flugzeugflügeln kleben bleiben und den Luftwiderstand und damit auch den Kerosinverbrauch erhöhen. Wie diese Verschmutzungen genau entstehen und sich zukünftig mit neuen Oberflächenmaterialien vermeiden lassen, wird gerade erforscht.

Mit einer Boeing 757 wurden in den vergangenen Jahren deshalb 83 Testflüge im südlichen US-Bundesstaat Louisiana durchgeführt, wo es besonders viele Insektenschwärme gibt.

Getestet wurden dabei auch neue insektenabweisende Beschichtungen auf den Flügeln. Mit Erfolg: Um bis zu 40 Prozent konnte die Verschmutzung reduziert werden. Das eingesetzte Testflugzeug „ecoDemonstrator“ wurde dabei gemeinsam von Boeing, TUI und der NASA betrieben.

#

ecoDemonstrator testet neuartige Beschichtung

Quelle: TUI Group
Mehr
#

Neue Flügelformen

Flügel ist nicht gleich Flügel – vor allem mit Blick auf den Luftwiderstand und den Kerosinverbrauch. Im europäischen Forschungsprogramm Clean SkyClean SkyTechnologieinitiative, die durch Innovationen zur Redaktion von Treibhausgas- und Lärmemissionen von Flugzeugen beitragen soll. werden neue Flügelformen entwickelt, die sich laminarer verhalten als die bisherigen. Eine höhere Laminarität bedeutet weniger Treibstoff und damit weniger Kohlendioxid-Emissionen. Aber was ist Laminarität?

Flugzeuge heben vom Boden ab, weil es den Auftrieb gibt. Dieser entsteht durch die umströmende Luft. Dabei ist der Auftrieb umso größer, je gleichmäßiger – also wirbelfreier – der Luftstrom ist.

Diese gleichmäßige Strömung der Luft wird mit dem Wort laminar beschrieben. Die laminare Luftströmung wird durch Turbulenzen gestört, die zum Beispiel durch Kanten an den Flügeln entstehen können. Dadurch wird das Flugzeug gebremst und verbraucht mehr Kerosin.

#

Laminare Flügel

Je gleichmäßiger die Strömung, desto geringer der Widerstand

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Neue Flügelformen mit neuen laminaren Eigenschaften sollen die Turbulenzen soweit wie möglich mindern. Dass sich Forschung und Entwicklung hier lohnen, zeigt sich daran, dass von Treibstoffersparungen von bis zu 20 Prozent ausgegangen wird. Im Rahmen des Clean-Sky-Forschungsprojektes BLADE untersucht und testet Airbus zusammen mit Industriepartnern und Forschungseinrichtungen das Potenzial von Laminarprofilen für Verkehrsflugzeuge.

 

#

Das Clean-Sky-Forschungsprojekt BLADE

Quelle: Airbus
Mehr
#

Saubere Triebwerke sparen Kerosin

Während des Flugbetriebes sammeln sich mit der angesaugten Umgebungsluft in den Triebwerken, insbesondere an deren Fan- und Verdichter-Schaufeln, Verunreinigungen durch Insekten, Sand, Staub, Pollen und Salze aus bodennahen Luftschichten. Dadurch arbeiten die Triebwerke thermisch weniger effizient und verbrauchen bei gleicher Leistung mehr Kerosin. Wie bekommt man sie sauber?

Um die Triebwerke am Boden von diesen Verunreinigungen zu befreien, hat die Lufthansa Technik ein wasserbasiertes Verfahren zur Reinigung der Triebwerke entwickelt – die Triebwerkswäsche Cyclean. Mit ihr wird für die Reinigung auf den Triebwerkskopf zunächst ein beweglicher 360 Grad-Waschkorb mit zwei Wasserdüsen aufgebracht. Anschließend wird in das Triebwerk 70 Grad heißes Wasser mit einem Druck von 65 Bar gespritzt. Durch die direkte Penetration in den Triebwerksgasstrom werden sowohl die Schaufeln (Blades) des Fans als auch die der Niederdruck- und Hochdruck-Verdichter optimal gereinigt. Zukünftig wird Lufthansa Technik in einem neuen Verfahren, dem Cyclean 2.0, Triebwerke mit Trockeneis reinigen. Dieses einzigartige Waschsystem ist besonders effizient, da es bei jeder Außentemperatur durchgeführt werden kann und dabei Wasser einspart.

Durch die regelmäßige Wäsche arbeiten die Triebwerke thermisch effizienter und verbrauchen bei gleicher Leistung durchschnittlich bis zu einem Prozent weniger Kerosin. Das führt zu einem deutlich geringerem Kohlendioxid- und Stickoxid-Ausstoß und somit zur Entlastung der Umwelt. Die Fluggesellschaften sparen aber nicht nur Kosten für Kerosin, sondern mindern dauerhaft auch die Wartungskosten für die Triebwerke ihrer Flugzeugflotten.

#

Saubere Triebwerke sparen Sprit und CO2

Quelle: Lufthansa Group
Mehr
Klimaschutz im Luftverkehr Alles, was Sie wissen sollten
Klimaneutral fliegenKlimakiller Nr. 1?

Der Luftverkehr ist der größte Klimakiller? Stimmt nicht!

Verbrauch FlugzeugVerbrauch senken

Flugzeuge sind immer effizienter unterwegs durch innovative Technik, bessere Auslastung und ein intelligentes Miteinander aller Partner.

Klimaneutral fliegenKlimaneutral fliegen

Neue Verfahren zur Kerosinherstellung, alternative Antriebe sowie klimaoptimierte Flugverfahren werden in Zukunft ein nahezu klimaneutrales Fliegen ermöglichen.

CO2 Ausstoß FlugzeugCO2 kompensieren

Der Luftverkehr kompensiert CO2 über den Kauf von Zertifikaten oder durch die Finanzierung nachhaltiger Klimaschutzprojekte.

Nach oben