Michelangelo Grappadelli, Postdoktorand am Institut für Strömungsmechanik der Technischen Universität Braunschweig, widmet sich der erfolgreichen Erforschung nachhaltiger Luftfahrt im Rahmen des Exzellenzclusters SE2A. Seine Forschung zielt darauf ab, den spezifischen Treibstoffverbrauch von zivilen Transportflugzeugen durch innovative Technologien zu reduzieren. Grappadelli begann seine Leidenschaft für die Luft- und Raumfahrt bereits in jungen Jahren, als er mit lediglich 18 Jahren seinen ersten Windkanal baute.
Im SE2A-Cluster führt Grappadelli umfassende Windkanaltests durch, um die laminare Grenzschicht von Flugzeugtragflächen zu untersuchen. Dabei plant, baut und testet er Versuchsaufbauten, wie eine flache Platte und einen 2D-Flügel, die mit laminaren Grenzschicht-Systemen ausgestattet sind. Das Hauptziel ist klar: die Messung der Energieeinsparungen durch die Reduzierung des Luftwiderstands.
Innovationen für reduzierte Emissionen
Grappadelli betrachtet seine Forschung als persönliche Verpflichtung, die Emissionen von Flugzeugen signifikant zu verringern. Er hat wichtige experimentelle Daten zur Kalibrierung und Verfeinerung von Berechnungsmodellen für Flügelentwürfe beigetragen. Interessanterweise konnte er nachweisen, dass eine Hybrid-Laminar-Flow-Control-Lösung (HLFC) auch bei ungünstigen Druckgradienten effektiv funktioniert. Das ursprüngliche Designziel, den Luftwiderstand um 33 Prozent zu reduzieren, wurde erfolgreich bestätigt.
Zudem hat Grappadelli Methoden zur Untersuchung von Grenzschichtphänomenen entwickelt, darunter innovative Druckmessstellen und eine neue Hitzedraht-Traversiersonde. In einem weiteren Schritt plant er ein Projekt zur Implementierung von Brennstoffzellen in Flugzeugen, um den viskosen Luftwiderstand weiter zu senken.
Die Forschung von Grappadelli findet in einem größeren Kontext statt, da die Flugbranche, bedingt durch die Corona-Pandemie, vor enormen Herausforderungen steht. Wissenschaftler des Niedersächsischen Forschungszentrums für Luftfahrt (NFL) der TU Braunschweig thematisieren in ihrem Positionspapier „Klima und Fliegen – Informationen aus der Luftfahrtforschung“, dass innovative Technologien notwendig sind, um die Emissionen nachhaltig zu reduzieren und einen klimaneutralen Luftverkehr zu erreichen. Rolf Radespiel, Vorstandsvorsitzender des NFL, warnt, dass ohne technologische Fortschritte der Anteil der Luftfahrt an CO2-Emissionen weiter steigen wird.
Herauforderungen und Lösungen in der Luftfahrtforschung
Die Innovationszyklen in der Luftfahrt sind lang und durch komplexe Technologien sowie hohe Sicherheitsanforderungen geprägt. Vielfältige interdisziplinäre Forschungsteams arbeiten an der Transformation des Luftverkehrssystems. Neue Technologien sollen den Treibstoffverbrauch drastisch senken, sei es durch Gewichtsreduktion der Flugzeuge oder durch verbesserte Aerodynamik.
Besonders erwähnenswert ist, dass Laminartechnologien den Kraftstoffverbrauch theoretisch um bis zu 50 Prozent reduzieren könnten. Gleichzeitig werden nachhaltige Antriebstechnologien, wie elektrische oder hybride Flugantriebe, als Schlüssel zur zukunftsorientierten Luftfahrt betrachtet. Dabei spielt die Entwicklung leistungsfähigerer Batterien und Elektromotoren eine zentrale Rolle.
In einer weiteren innovativen Richtung sind wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen in der Entwicklung, die für elektrisch betriebene Flugzeuge von Bedeutung sein könnten. Auch synthetische Kraftstoffe, die aus nachhaltig erzeugtem Strom produziert werden, könnten einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen leisten.
Insgesamt zeigt sich, dass die Grundlagenforschung im Bereich der Luftfahrt bedeutende Herausforderungen der Industriegesellschaft adressieren kann und für eine nachhaltige Zukunft unerlässlich ist. Forscher wie Grappadelli tragen durch ihre Arbeit dazu bei, diese Transformationsprozesse aktiv mitzugestalten und Lösungen zu finden, die sowohl ökologisch verträglich als auch wirtschaftlich sinnvoll sind.
Für weitere Informationen zu den Entwicklungen in der nachhaltigen Luftfahrt wird auf die Artikel von TU Braunschweig und TU Braunschweig Klimafreundlicher Luftverkehr verwiesen.