Als die Liste der Projekte des jetzt anlaufenden Luftfahrtforschungsprogrammes 3 bekannt gegeben wurde, da werden sich Wissenschaftler von in der Branche etablierten Universitäten wie Darmstadt, Aachen, Stuttgart oder Bremen die Augen gerieben haben. Was„ Wir nicht, aber Cottbus“ Was hat denn Cottbus mit der Luftfahrt zu tun? Die Antwort lautet: zunehmend viel.
Prof. Dr. Christoph Egbers, der vor zwei Jahren von der Universität Bremen nach Cottbus kam, hat seinen Aerodynamik-Lehrstuhl in dieser kurzen Zeit auf 15 Leute aufgestockt und damit zu einem der größten an der BTU entwickelt. Nur drei der 15 Mitarbeiter werden von der Universität bezahlt, die übrigen aus fremdfinanzierten Forschungsprojekten. Egbers und sein Abteilungsleiter Dr. Edgar Augenstein, der zuletzt für ein deutsch-französisches Forschungszentrum im Elsaß arbeitete, brachten dazu viele Kontakte mit in die Lausitz.
Mit der knappen Million Euro aus dem neuen Programm kann Egbers, der zugleich das übergeordnete Institut für Verkehrstechnik leitet, weitere drei bis vier Mitarbeiter mindestens drei Jahre lang finanzieren. Drei neue Arbeitsplätze entstehen auch in den am Projekt beteiligten mittelständischen Firmen in Berlin-Adlershof, der Astro- und Feinwerktechnik GmbH und der ASI GmbH.
Das Team um Egbers und Augenstein will nicht weniger, als die Perfektion des Fliegens weiter verbessern. Dabei spielen die Strömungsverhältnisse, insbesondere an den Flügeln, eine wesentliche Rolle. Wird ein Flugzeug beschleunigt, so umströmt die Luft immer schneller die Flügel. Durch die besondere Form der Tragflächen entsteht an deren Oberseite ein Unterdruck. Er ist es, der letztlich das Flugzeug hebt und in der Luft hält.

Noch sicherer und sparsamer
Die am und über dem Flügel wirkenden Luftströmungen und Wirbel sind deshalb entscheidend für die Flugeigenschaften eines Modells, insbesondere die Flugstabilität. Aber auch der Kerosinverbrauch lässt sich durch Optimierung der Tragflächenkonstruktion senken. Drei bis fünf Prozent Verbrauchssenkung, so glauben Experten, sind allein durch Verbesserung der Strömungsverhältnisse noch erreichbar.
Seit Jahrzehnten werden deshalb neue Konstruktionen in Windkanälen getestet. Die traditionelle Methode besteht darin, die Flügel anzubohren und in die Löcher Drucksensoren einzubringen. Als präziser hat sich ein Laserverfahren erwiesen. Dabei wird ein Lichtstrahl zerteilt und dann so geführt, dass sich seine beiden Hälften einige Zentimeter über der Tragfläche im Windkanal schneiden. Es entsteht ein aus hellen und dunklen Abschnitten bestehendes Interferenzstreifenmuster. Die im Luftstrom des Windkanals enthaltenen Partikel reflektieren, wenn sie die hellen Stellen passieren, das Licht. Dies wiederum ist messbar und gibt Aufschluss über die Strömung am jeweiligen Punkt.
Ein anderes modernes Verfahren ist die Heißfilm-Sensor-Technik. Dabei wird eine beheizbare Folie auf die Tragfläche geklebt und vom Luftstrom entsprechend seiner Stärke gekühlt. Auch dies erlaubt Rückschlüsse über die Strömungsverhältnisse, allerdings nur direkt an der Oberfläche. Die Laser-Technik wiederum gewinnt Daten erst im Abstand von Zentimetern zur Oberfläche. Beide Techniken haben weitere Vor- und Nachteile. So verliert die Laser-Messung bei starker Luftströmung an Präzision, weil der Flügel unter dem Schnittpunkt der Strahlen zu schwingen beginnt. Und der beheizte Foliensensor muss wie die alten Drucksensoren häufig nachkalibriert (eingestellt) werden. Denn die Luftströmung beeinflusst auch seine Ausgangswerte.
Laser- und Heißfilmsensor-Technik konnten außerdem bisher nie gleichzeitig eingesetzt werden. Augenstein hatte deshalb die Idee, beide Messverfahren miteinander zu vereinen und gleichzeitig zu miniaturisieren. Der längliche Laser und seine Auswerteeinheit von der Größe eines Computers sowie der beheizbare Foliensensor sollen zu einem winzigen würfelgroßen Messgerät mit Kanten von etwa fünf Zentimetern Länge schrumpfen

Zwei Verfahren in einem
Dies ist die Aufgabe, an deren Lösung Hersteller wie Airbus und Rolls-Royce schon großes Interesse angemeldet haben. Das Minigerät könnte - wie bisher die Drucksensoren - in den Flügel eingebracht werden. Der Laser stünde nicht mehr außerhalb, er würde die Flügelschwingungen mitmachen und hochpräzise die Strömungsverhältnisse oberhalb der Tragfläche messen. Da er hier die Luftgeschwindigkeit erfasst, kann mit diesen Daten zugleich der Foliensensor ständig kalibriert werden, der die Strömung direkt an der Oberfläche misst.
In drei bis vier Jahren soll so eine völlig neue Strömungsmesstechnik entstehen. Sie wird helfen, das Fliegen noch sicherer und wirtschaftlicher zu machen. Und sie wird verknüpft sein mit einem neuen Luftfahrtforschungszentrum: Cottbus.

Hintergrund Neubau einer Aerodynamikhalle
Der Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre verfügt bereits über einen eigenen Windkanal. Durch den Neubau einer Aerodynamikhalle mit einem erheblich größeren Windkanal sollen sich die Voraussetzungen für die Forschung deutlich verbessern. Die Halle ist genehmigt, fehlende Landesmittel verhindern aber, dass sie wie geplant in diesem Jahr entsteht.
Luftfahrtforschung wird an der Cottbuser Universität am Institut für Verkehrstechnik auch von weiteren Lehrstühlen betrieben.