Bequemeres Fliegen durch einen neuen Antrieb
Das EU-finanzierte Projekt ACHEON (Aerial Coanda high efficiency orienting-jet nozzle) lieferte ein System, das die industrielle Innovation wesentlich beeinflussen wird. Vier Universitäten, eine Technologietransfer-Organisation zusammen mit einem forschungsintensiven mittelständischen Unternehmen entwickelte eine neue Technologie, die die Grenzen von traditionellen Antriebssystemen überwindet. Hauptvorteil des ACHEON-Systems ist seine Fähigkeit, Schub durch Ausnutzung fluiddynamischer Effekte zu produzieren, ohne dass sich dafür mechanische Teile bewegen müssen. Insbesondere basiert das neue Konzept auf der Kombination von einer Hochgeschwindigkeitsorientierungsimpulsdüse mit erhöhter Reversibilität (HOMER) und einem plasmaunterstützten Aktuator für den Coanda-Effekt (PEACE). Die HOMER-Düse wurde so konstruiert, dass sie ihre eigene Geometrie nutzt, um die Richtung eines synthetischen Strahls, der durch die Mischung von zwei Hochgeschwindigkeitsluftströmen erzeugt wird, zu steuern. Sie nutzt die Tendenz eines Fluidstrahls, sich wegen des reduzierten Drucks durch die hohe Geschwindigkeit, an eine gekrümmte Oberfläche zu haftet. Das Prinzip wurde nach dem rumänischen Aerodynamik-Pionier Henri Coanda benannt, der seine praktischen Anwendungen im Flugzeugbau erkannt hat. Der PEACE-Aktuator sorgt für eine aktive Steuerung der Coanda-Haftung durch dielektrische Barriere-Entladungstechnologie. Wenn Hochspannung (mehrere Kilovolt) an zwei Elektroden angelegt wird - eine in der Luft und die andere vollständig von einem dielektrischen Material bedeckt - wird die Luft in der Nähe der Oberfläche beschleunigt. Verschiedene Luftfahrzeugarchitekturen wurden getestet und durch CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) validiert. Die vielversprechendsten Lösungen wurden dann implementiert, um Betriebserfahrung zu erhalten. Insbesondere wurden verschiedene Düsenformen getestet, um zu demonstrieren, dass ein Antriebssystem mit Richtungssteuerung des Luftstrahls realisierbar ist. Ein sehr fortschrittliches Konzept, das man sich vor mehr als einem Jahrhundert ausgedacht hat, wurde aufgrund des Fehlens eines wirksamen Strahl-Vectoring-Systems bislang nicht angewendet. Mit der Finanzierung des Projekts ACHEON konnten Forscher ein radikal neues Antriebskonzept erkunden und seine Machbarkeit demonstrieren. Obwohl das ACHEON-System mit aktuellen Strahltechnologien genutzt werden kann, ist zu erwarten, dass es eine Schlüsseltechnologie für das vollelektrische Flugzeug in der nahen Zukunft ist.
Schlüsselbegriffe
Antrieb, plasmaunterstützter Aktuator, HOMER, Coanda-Effekt, PEACE-Aktuator, Computational Fluid Dynamics
