Hubschrauber sind tolle Fluggeräte – wenn da nicht der Lärm wäre: das typische Knattergeräusch, das die Rotorblätter machen. Es entsteht im Prinzip so: Wenn das erste Rotorblatt die Luft durchschneidet, bildet sich dahinter ein unsichtbarer Wirbel. Das folgende Blatt trifft dann auf diese aufgewirbelte Luft. Und das knallt jedes Mal. Wie könnte man dieses Problem lösen? Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DLR sind da auf eine verblüffend klingende Lösung gekommen: Hubschrauber mit Muskeln …
Hubschrauber-Rotoren
Beim DLR wird an besonders leisen Hubschrauber-Rotoren geforscht. Hier einer der Tests für den Hubschrauber mit „Muskeln“.
Die Sache klingt eigentlich ganz logisch: Die Rotorblätter müssten ihre Wirbel einfach an einer anderen Stelle erzeugen – also nicht gerade da, wo schon das nächste Rotorblatt im „Anflug“ ist. Dann würden die nachfolgenden Blätter durch ruhigere Luft streichen und so weniger Krach machen. Bis auf die Hälfte könnte man dadurch den Lärm senken, der am Boden wahrgenommen wird. Und das wäre schon eine ganze Menge!
Wie kann man Luftwirbel umlenken?
Animation
Hubschrauber mit Muskeln
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Nur: Wie kann man die Luftwirbel „überreden“, sich an einer anderen Stelle zu bilden? Einfach mal freundlich fragen – nach dem Motto: „Äh … würde es Ihnen vielleicht etwas ausmachen, sich woanders hinzusetzen? Das hier ist nämlich eigentlich mein Platz …“ – hilft da nicht. Wie leider so oft im Leben. „Na gut, wir können auch anders …“, dachten sich da wohl die Ingenieurinnen und Ingenieure des DLR – und wollen die Wirbel nun einfach zwingen, sich an anderen Orten zu bilden: Jedes Rotorblatt müsste dazu nur für einen Sekundenbruchteil einen etwas anderen Winkel einschlagen. Schon würde die Luft anders als sonst strömen – und der Wirbel würde gewissermaßen „umgelenkt“.
Das alles kann natürlich nur automatisch klappen. Aber wie? Die Lösung klingt absolut verblüffend: Die Rotorblätter bekommen dafür „Muskeln“, mit denen sie ihre Form blitzschnell für einen kurzen Moment verändern. Muskeln? Nun ja, natürlich nicht wirklich Muskeln wie in der „Muckibude“ um die Ecke. Aber immerhin doch Fasern, die so ähnlich wie Muskeln wirken. Man nennt sie „piezokeramische Fasern”. Sie können sich – eben ähnlich wie unsere Muskeln – ausdehnen und zusammenziehen.
Dahinter steckt eine Menge Elektronik – und die ersparen wir uns hier einfach mal, weil’s sonst zu kompliziert wird. Nur so viel: Piezokeramische Werkstoffe sind wahre Wunderwerke der Technik. Sie können Druck und andere Reize aus der Umwelt „wahrnehmen“ und darauf reagieren. Kurz mal ein ganz anderes Beispiel, an dem das deutlich wird: und zwar „schlaue“ Fensterscheiben, die Schallwellen „spüren“. Wenn der Straßenlärm von draußen ans Glas dringt, löst das eine Gegenschwingung aus. Die Scheibe schwingt also zurück und hält den Verkehrslärm draußen.
Grafik eines Rotorblatts
Der gelbe Bereich im Rotor zeigt die schlauen Werkstoffe.
Zurück zum Hubschrauber: Da würden die schlauen Materialien nicht gegen den Straßenlärm kämpfen. Sondern sie „schubsen“ die Wirbel weg. Gut, wir haben das hier ganz stark vereinfacht dargestellt – mancher Wissenschaftler und manche Wissenschaftlerin würde das deutlich komplizierter formulieren. Aber das Verfahren ist machbar.
