Einzigartige Aufnahmen von Göttinger Forschern: Die Welt aus Sicht eines Propellers
Göttingen. Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen ist eine Weltpremiere gelungen: Erstmals haben sie die Verformung eines Propellers im Flug sichtbar gemacht. Das könnte bei der Entwicklung von besseren Flugzeugpropellern, Hubschrauberrotoren und Windkraftanlagen helfen.
Die Wissenschaftler entwickelten eine spezielle Kamera, welche den enormen Kräften bei der Rotation standhält. Fritz Boden und Boleslaw Stasicki vom Göttinger DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik waren für die Versuche im tschechischen Kunovice mit einer einmotorigen Propellermaschine vom Typ Evektor VUT 100 Cobra unterwegs. Dazu entwickelten die Forscher eine spezielle Hochgeschwindigkeitskamera und bauten sie in die Nabe des Propellers ein. Die Kamera wurde auf ein Propellerblatt ausgerichtet und drehte sich im Flug synchron mit dem Propeller. Dabei wirken Kräfte bis zum 20-fachen der Erdbeschleunigung und starke Vibrationen auf die Kamera ein.
Lösung aus Göttingen
Deshalb galt eine Beobachtung der Verformung im Flug bisher als nicht beherrschbar: Die empfindliche Messtechnik würde bei solchen Beanspruchungen normalerweise zerstört werden. Die Göttinger Forscher fanden jedoch eine Lösung: Sie zwängten die Kamera samt Miniaturcomputer und anderer Elektronik quasi in ein metallisches Korsett, das sie vor Beschädigung schützte. So konnten sie tausende Bilder von einem speziellen Punktemuster machen, das die Forscher auf dem Propellerblatt angebracht hatten. Dies
erlaubte die Sichtbarmachung und Messung von kleinsten Verformungen auch während extremer Flug-Manöver.
„Wir wollten wissen, wie genau verhält sich ein Propeller im Flug. Denn wenn sich das Propellerblatt verformt, verändert sich auch die Leistung des Propellers“, sagt Boden. „Unsere Erkenntnisse können Herstellern helfen herauszufinden, wie die Effektivität und die Lebensdauer von Propellern verbessert werden können“, ergänzt Stasicki. Sowohl das Material, wie die Form können beeinflussen, wie sich Propeller im Flug verformen.
Nicht nur die Kamera und deren Unterbringung, auch die angewandte Messtechnik ist eine Entwicklung Göttinger DLR-Forscher. Dabei wird das zu untersuchende Objekt mit zwei Kamerasensoren aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen.
Die mitfliegenden Forscher können aus der Kabine über W-LAN die Aufnahme starten und stoppen, die Bilder begutachten und bei Bedarf die Einstellungen der Kamera vornehmen. Mittels eines eingebauten GPS-Empfängers protokolliert die Kamera die aktuelle Position des Flugzeuges und die Bildaufnahmezeit. „Mit der rotierenden Kamera ist eine neuartige Technik einsatzreif geworden, mit welcher die Position und Deformation von sich schnell drehenden Objekten während der gesamten Umdrehung präzise und berührungslos vermessen werden kann“, sagt DLR-Forscher Boleslaw Stasicki. (bsc)