Vom Windkanal in den Flugsimulator
Blick ins Cockpit des Flugsimulators © Hochschulkommunikation | Hochschule RheinMain
Prof. Dr. Björn-Christian Will erläutert die Funktionsweise des Windkanals © Hochschulkommunikation | Hochschule RheinMain
Baumwollfäden zeigen die Luftverwirbelungen auf der Rückseite der Tragfläche © Hochschulkommunikation | Hochschule RheinMain
Steigt ein Flugzeug zu steil, kann es zu einem sogenannten Strömungsabriss und dadurch zu Turbulenzen kommen. Aber warum? Was genau passiert in einer solchen Situation eigentlich physikalisch? Dieser Frage gingen am vergangenen Donnerstag und Freitag Schüler:innen der Werner-von-Siemens-Schule in Wiesbaden sowie der Werner-Heisenberg-Schule in Rüsselsheim im Rahmen des VDI-Projekts Zukunftspiloten, dem Jugendclub des Verbands Deutscher Ingenieure, im Fachbereich Ingenieurwissenschaften der Hochschule RheinMain nach.
Nach einer theoretischen Einführung durch eine Projektgruppe des Studiengangs Maschinenbau, in der es um die technischen Grundlagen der Tragflügelströmung und entsprechende Laborversuche im Windkanal ging, konnten sich die Schüler:innen anschließend selbst ein Bild machen. Im neuen Windkanal der Hochschule demonstrierten Prof. Dr. Björn-Christian Will und sein Team einen klassischen Versuchsaufbau mit dem Modell einer Tragfläche, das sich auf der Bodenplatte des Windkanals befestigen lässt und mit einer definierten Windgeschwindigkeit angeströmt werden kann – mit bis zu 45 Metern pro Sekunde, also rund 162 km/h. „Dann wird es hier drin ganz schön laut“, so Prof. Dr. Will. Mithilfe von Sensoren können anschließend die Kräfte gemessen werden, die auf das Modell wirken. Die Luftströmung wiederum lässt sich mit Baumwollfäden visualisieren und ein Strömungsabriss damit sichtbar machen.
Die Theorie wird zur Praxis
Wie ein Flugzeug auf einen solchen Strömungsabriss – in der Fachsprache mit dem englischen Begriff Stall bezeichnet – reagiert, konnten die Schüler:innen schließlich im Flugsimulator ausprobieren, der im Studiengang Elektro- und Luftfahrttechnik unter Anleitung von Prof. Dr. Harald Hanke zum Einsatz kommt und detailgetreu das Cockpit einer Cessna abbildet. Zieht man dort die Nase des Flugzeugs zu steil nach oben, geht der an den Tragflächen erzeugte Auftrieb plötzlich verloren und das Flugzeug geht in den Sinkflug – kein besonders angenehmes Gefühl für Pilot:in und Passagiere, bestätigten auch die Schüler:innen. „Genau das sind Situationen, wie sie Studierende, die einen Pilotenschein anstreben, hier trainieren können“, erklärte Prof. Dr. Harald Hanke.