Es steht der nächste Durchbruch in der Flugzeugkonstruktion bevor. Fluggesellschaften sollen damit Millionen einsparen können.
Wissenschaftler der Nasa lassen sich Substanzen patentieren, die ähnlich wie eine Pfannenbeschichtung wirken. Verhindert werden soll, dass die Leichen von Fliegen und Mücken an der Außenhaut der Maschinen kleben bleiben. Wenn Tragflächen und Flugzeugrumpf sauber bleiben, kann die Luft leichter darüber streichen. Und damit könnte eines der ältesten Probleme der Luftfahrt gelöst werden: Wie eine sogenannte Laminarströmung zu erreichen ist, die Strömungswiderstand und Treibstoffverbrauch auf einen Schlag drastisch reduzieren würde. Bislang war das in der Praxis kaum möglich, weil bereits die geringste Verschmutzung Turbulenzen verursacht, die einen sauberen Luftstrom stören.
“Ich denke, wir befinden uns eindeutig auf dem richtigen Weg", sagt Fay Collier, Manager des Nasa-Projekts für umweltbewusste Luftfahrt, "wir haben einen riesigen Schritt nach vorne gemacht." Von Dutzenden Materialien, die zuerst in Windkanälen und dann im letzten Jahr an den Tragflächen einer Boeing757 getestet wurden, waren zwei so erfolgreich, dass die Nasa sie nun Privatfirmen zugänglich machen will. Das beste Material konnte bislang 40 Prozent der Insekten am Festkleben hindern. Die Wissenschaftler hätten gerne höhere Quoten - es gibt also noch mehr Arbeit zu tun.
Faktor zehn
Der Druck auf die Flugzeugbauer wächst. Die Maschinen sollen treibstoffsparender und umweltfreundlicher arbeiten. Das Vermeiden der Verschmutzung durch Insekten ist ein Forschungsbereich, der gewaltigen Nutzen verspricht. Flugzeuge sind in den USA laut Umweltschutzbehörde EPA für drei Prozent der Treibhausgase verantwortlich, und dieser Anteil wird noch steigen, falls die Regierung anderen Verursachern wie Autos immer strengere Grenzwerte auferlegt.
Theoretisch würde eine spiegelglatte Außenhaut von Tragflächen und Rümpfen großen Nutzen bringen, sagt Mark Drela, Professor mit Spezialgebiet Aerodynamik am Massachusetts Institute of Technology: "Bei einem Düsenflugzeug ist das enorm", erklärt er, "es handelt sich um einen Faktor von zehn." Das ist, als würde ein Auto mit einer Tankfüllung statt 800 nun 8000 Kilometer schaffen.
Wenn die Luft über einen normalen Flugzeugflügel streicht, dann gibt es Turbulenzen, ähnlich wie winzige brechende Wellen.
Ist die Strömung dagegen gleichmäßig, bildet die Luft verschiedene Schichten mit minimaler Reibung dazwischen, was die Effizienz deutlich verbessert. In der Realität war eine solche Effizienz - außer bei einigen Spezialflugzeugen wie etwa Segelfliegern - nicht erreichbar. Das gilt vor allem für die größten Maschinen. Jede Niete oder eben eine zerquetschte Fruchtfliege erzeugt Turbulenzen, die den Nutzen zunichte machen. Daher könne fast keine Flugzeugoberfläche von der Laminarströmung profitieren, erklärt Drela. Falls aber die insektenabweisende Beschichtung funktioniere und auch nur auf einem kleinen Teil einer neu gestalteten Tragfläche für gleichmäßigeren Luftstrom sorge, könne das deutliche Verbesserungen auslösen, sagte der Professor.
Treibstoffeffizienz um ein Prozent verbessert
Wenn Flugzeuge von Insektenüberresten befreit werden, könne das - zusammen mit neuen Designs, die den gleichmäßigeren Luftstrom nutzen - zu einer Verbesserung der Treibstoffeffizienz von mehr als einem Prozent führen, sagt Mia Siochi vom Langley Research Center der Nasa . Siochi hat an der Entwicklung der neuen Beschichtungen mitgearbeitet. Ein Prozent klingt nach wenig, aber es summiert sich. Laut US-Transportstatistikbehörde verbrauchten die Airlines im Land 2015 63 Mrd. Liter Treibstoff. Ein Prozent weniger würde auf Basis der Durchschnittspreise letztes Jahr Einsparungen von 308 Mio. Dollar bedeuten.
Eine insektenabweisende Oberfläche würde wahrscheinlich am besten wirken, wenn sie von Anfang an bei der Entwicklung eines Flugzeugs berücksichtigt und nicht nachträglich auf bestehende Maschinen aufgebracht wird, sagt Collier. Wie andere Technologien auch, müsse sie auf dem wettbewerbsintensiven Flugzeugmarkt beweisen, dass ihr Nutzen die Kosten übersteige.
Collier, der sich seit Jahrzehnten mit dem Problem beschäftigt, hofft, dass seine Arbeit den Flugzeugentwicklern hilft, eines Tages den "heiligen Gral" der Laminarströmung zu erlangen: "Unser Job ist, einigen dieser Technologien zur Reife zu verhelfen, wo das Risiko so weit reduziert ist, dass man sie ernsthaft in Betracht ziehen kann."
(Bloomberg)