Intelligente Legierungen steuern Flugzeugflügel
Die Formen moderner Flugzeugtragflächen sind für den optimalen Reiseflug gedacht. Für andere Situationen, insbesondere bei den eher langsamen Start- und Landegeschwindigkeiten, haben die Flugzeugflügel nicht die optimale Form und müssen erheblich in ihrer Form verändert werden. Traditionell erreicht man das mit schwerfälligen, hydraulisch einstellbaren Steuerflächen. Eine modernere Lösung bieten intelligente Materialien wie Formgedächtnislegierungen (FGL), die entsprechend den physikalischen Bedingungen, beispielsweise ja nach Temperatur, von allein die Form ändern. Derartige Werkstoffe scheinen in jeder Hinsicht den konventionellen hydraulischen Flügelsteuerungen überlegen zu sein: Sie sind leichter, einfacher, kostengünstiger und sicherer. Und empfehlen sich im Besonderen als Aktoren, Mechanismen, die andere Komponenten oder Aktionen auslösen. So ist es nicht überraschend, dass die Luftfahrt und andere Sektoren großes Interesse an dieser Technologie zeigen. Bislang blieben jedoch noch einige technische Probleme offen. Das EU-finanzierte Projekt "LE coupon based technology" (SMYLE), bei dem LE für "leading edge" (Vorderkante, Anströmkante) steht, arbeitete an der Bewältigung dieser Probleme. Das Projekt verfolgte das Ziel, unter Einsatz verschiedener FGL-Technologien Hochleistungsaktoren zu entwerfen, zu bauen und zu testen. Dabei wird man sich speziell auf Morphing-Flügel-Anwendungen konzentrieren, so dass beträchtliche Verbesserungen an der Flügelaerodynamik zu erwarten sind. Die Komponenten werden nebenher auch Anwendung als Enteisungssysteme finden, wobei im Vergleich zur herkömmlichen Hydraulik noch mehr Gewicht einzusparen ist. Der Großteil der Arbeit bestand bisher aus Vorüberlegungen, wobei Literaturanalysen und Diskussionen über technische Entscheidungen den Schwerpunkt bildeten. Gleichermaßen wurden impulsverleihende theoretische Modelle verfeinert und abgeschlossen. Zwei verschiedene Ansätze zum Einsatz von Formgedächtnislegierungen als Aktoren sind verglichen worden, so dass nun Versuchssysteme zum Testen bereitstehen. Die Resultate der Experimente waren sehr vielversprechend. Die gewünschte Flügelverformung wurde in allen Fällen realisiert. SMYLE entwickelte außerdem ein effektives rückgekoppeltes Regelungssystem. Es bleibt noch viel zu tun. Diese Aufgaben wurden definiert und geplant. Die SMYLE-Resultate wurden in Form einer wissenschaftlichen Veröffentlichung verbreitet, die auf einer Konferenz zum Themenkreis intelligente Werkstoffe im Juni 2013 präsentiert wurde. Die Technologie kann neben der Anwendung an Flugzeugsteuerungsflächen auch auf anderen Gebieten der Luftfahrt wie bei Flugzeugmotoren und in der Diagnostik zum Einsatz kommen. Hier sind kleinere Bauteile zu erwarten, die reduziertes Gewicht und weniger Wartung bedeuten. Die Formgedächtnislegierungen werden sich letztlich als nützlich in Bezug auf morphende Rotorblätter für Hubschrauber erweisen und zeigen vielversprechendes Potenzial für die Anwendung im Schiffbau sowie in der Fahrzeugindustrie.
