Fliegen auf eine völlig neue Art
Das Konzept des Cyclorotors bietet im Vergleich zu traditionellen vertikal startenden und landenden bzw. mit Starrflügeln ausgestatteten Luftfahrzeugen zahlreiche potenzielle Vorteile. Der Drehflügel sorgt für Auftriebs- und Schubkraft, wenn sich die Rotorblätter in Bezug auf die Flugrichtung des Luftfahrzeugs rückwärts bewegen. Überdies müssen Drehgeschwindigkeit und Verstellung (Pitching) des Cyclorotors mit steigender Flugzeuggeschwindigkeit nicht erhöht werden. Antriebssysteme dieser Art konnten bislang nicht kommerziell umgesetzt werden, da es an der Technologie und den Analysewerkzeugen mangelte, die zur Analyse der zwischen den sich verstellenden Rotorblättern erzeugten komplexen Strömung benötigt werden. Die jüngsten Fortschritte in der Technik eröffnen nun die Möglichkeit einer Einführung des Cyclorotor-Konzept in der Luftfahrtindustrie. Ein interdisziplinäres Forschungsteam aus fünf europäischen Ländern arbeitete an der Demonstration dieses Antriebssystems. Auf diese Weise könnten Luftfahrzeuge wie ein Drehflügler abheben und wie Flugzeuge mit hohen Geschwindigkeiten fliegen. Das Projekt CROP (Cycloidal rotor optimized for propulsion) wurde mit mehr als einer halben Million Euro von der Europäischen Kommission finanziert. Da die aerodynamische Hauptkomponente eines Cyclorotors das verstellbare Luftleitblech ist, wären Strömungssteuerungstechniken von Vorteil, die ins Stocken geratenen Strömungen umgehen können. Das CROP-Team untersuchte mehrere Strömungssteuerungsmechanismen und verschiedene Rotorblattanordnungen, wobei eine sechsblättrige Bauform den höchsten Wirkungsgrad erreichte. Des Weiteren erforschten sie eine Rotoranordnung, welche die Einbindung eines Plasmaaktors gestattet. Im Einzelnen führten die CROP-Projektpartner die kombinierte Wirkung eines Anströmkantenvortex und einer sogenannten plasmaunterstützten Zykloid-Schubdüse (Cycloidal Thruster) mittels CFD-Modellen (numerischen Strömungsmechanik, Computational Fluid Dynamics) und numerischer Analyse vor. Um ein besseres Verhältnis zwischen Gewicht und Leistung zu erreichen, wurde die Einbindung eines leichtgewichtigen elektrischen Antriebsstrangs in das System erkundet. Bis zum Projektende optimierte CROP ein Labormodell mit vier Rotoren und führte den Machbarkeitsnachweis für ein elektrisch betriebenes Cyclogyro. Das neue Antriebssystem hat einen minimalen Treibstoffverbrauch und verbessert die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs. Diese bahnbrechende Konzept weist den Weg zu innovativen Luftfahrzeugbauformen mit verbesserter Leistungsfähigkeit und reduzierter Umweltbelastung. CROP konnte die Grundlagen für einen umweltfreundlicheren Verkehr in naher Zukunft legen; seine Ergebnisse befinden sich im Einklang mit den vom Rat für Luft- und Raumfahrtforschung in Europa (ACARE) festgelegten Zielen.
Schlüsselbegriffe
Antriebssystem, Cyclorotor, Plasmaantrieb, Computational Fluid Dynamics, numerische Strömungsmechanik, Cyclogro, Cyclogyro, umweltfreundlicher Verkehr, umweltfreundlicher Transport
