Flugzeuge werden, seit es sie gibt, durch bewegliche Flächen an Flügeln und Flossen gesteuert. Verformt sich die Fläche, verändert sich die Luftströmung um das Flugzeug herum: Die veränderten Luftflüsse zwingen die Maschine zum Lage- oder Richtungswechsel.
Für einen Kampfjet ist das ganze Ruderwerk ein Problem. Denn dort, wo es variable Flächen gibt (etwa Quer- und Seitenruder), gibt es auch Kanten und Fugen, die das gegnerische Radar ziemlich leicht erfassen kann.
Das LOUT-Vehikel von Airbus zum Beispiel scheint aus dem Grund über ausgeprägte Tarnkappenfähigkeiten zu verfügen, da es auf bewegliche Steuerklappen weitgehend verzichtet, schreibt das Fachportal „Scientific American“. Der Airbus-Konzern hatte Ende vergangenen Jahres ein Testmodell unter dem Namen Low Observable UAV Testbed (LOUT) vorgestellt, das auf kleinstmögliche Radarsignatur ausgelegt sein soll.
Ob das LOUT-Vehikel eine konzeptionell neue Steuerung aufweist, hat Airbus laut dem Portal weder bestätigt noch dementiert. Jedenfalls: Die Suche nach der Möglichkeit, auf allerhand Steuerklappen zu verzichten, nimmt gerade richtig Fahrt auf, so das Magazin.
DARPA, die Forschungsanstalt des Pentagons, hat im August letzten Jahres das CRANE-Programm gestartet: Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effecters – Steuerung eines revolutionären Flugzeugs mit neuartigen Effektoren.
Laut „Scientific American“ sind die Entwickler im Rahmen des Programms dazu aufgefordert, ein Flugzeug zu entwerfen, das ohne variable Steuerflächen gelenkt werden kann. Bis 2024 soll ein funktionsfähiger Full-Scale-Prototyp dieser Maschine entstehen.
Active Flow Control
Wie die Luftströmung um ein Fluggerät herum ohne Steuerflächen verändert werden kann, ist die Kernfrage des CRANE-Programms. Die DARPA fordert von den Entwicklern die Ausarbeitung eines AFC-Systems: Active Flow Control.
Eine Möglichkeit besteht darin, Abgase eines Strahltriebwerks durch Kleinstöffnungen in der Außenhülle des Flugzeugrumpfs zu blasen und dadurch die Luftströmung präzise zu beeinflussen.
Der andere Ansatz ist, die Strömungsluft am Flugzeug punktuell durch elektrische Stöße zu erhitzen. Die Erhitzung führt zur plötzlichen Ausweitung der Luft, wodurch Strömungskräfte, Auftrieb und Widerstände sich stellenweise ändern: Die Maschine kann nicken, rollen (Bewegung um die Längsachse) oder gieren (Bewegung um die Querachse).
Theoretische Arbeiten zum Active Flow Control (AFC) finden seit den 1990er Jahren statt, schreibt das Fachportal. Ein serienreifes System ist daraus aber nie entstanden, auch weil das Einwirken auf die Luftströmung sehr viel Energie erfordert. Verringern lässt sich der Energieaufwand allerdings schon: je präziser der Luft- bzw. elektrische Stoß, desto geringer der Energiebedarf.
Forscher haben bereits mehrfach Testträger für die AFC-Technologie im Windkanal und in der Luft erprobt. 2018 etwa hob eine kleine leitwerklose Drohne im Rahmen eines Forschungsprojekts der Nato zum Testflug ab. 2019 erfolgte ein weiterer Flug.
Die DARPA beobachtet und analysiert die Arbeiten an AFC-Systemen seit fünf Jahren, erklärt ein Manager des CRANE-Programms laut dem Portal. Solche kleinschrittigen Erfolge hätten die DARPA überzeugt, dass die Zeit reif sei für ein Versuchsflugzeug mit dieser Technologie.
Erste Entwürfe seien bereits eingegangen, auch von namhaften Flugzeugherstellern wie Lockheed Martin. Dazu, wie die Konzepte konkret aussehen, hat sich der DARPA-Manager nicht geäußert, schreibt das Portal. Ohne Heckflosse oder eher konventionell, bemannt oder unbemannt, nur mit AFC-Technologie oder doch auch mit Steuerklappen – für solche Angaben sei es noch zu früh.
Die größte Challenge bestehe darin, die AFC-Technologie in den Rumpf eines Flugzeugs zu integrieren: die einzelnen Komponenten verschiedener Systeme zusammenzuführen und daraus einen flugfähigen Demonstrator zu bauen.
sputniknews
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