Wenn man früher ein neues Flugzeug entwickeln wollte, baute man ein verkleinertes Modell und testete es im Windkanal. Je nach den Ergebnissen dieser Versuche verbesserte man den Entwurf, bis schließlich das „echte“ Flugzeug gebaut werden konnte. Heute spielen Computer bei der Entwicklung neuer Flugzeugtypen die entscheidende Rolle: Mit ihrer Hilfe kann man schon alle Flugeigenschaften ermitteln – lange vor den ersten Tests im Windkanal, die dann oft nur noch der Überprüfung dienen. Kurz und gut: Bevor ein Flugzeug in der Realität abhebt, „fliegen“ die Flugzeuge der Zukunft schon im Computer.
Elektronische „Superhirne“
Um die Flugzeuge der Zukunft zu entwickeln, benötigt man natürlich besonders leistungsfähige Computer. Im DLR in Braunschweig steht ein solches elektronisches „Superhirn“: Es heißt „C²A²S²E “ und schafft über 46 Billionen Rechenoperationen – und zwar pro Sekunde! Zum Vergleich: Um eine solche ernorme Rechenleistung mit „normalen“ Computern zu erreichen, müsste man Tausende Laptops zu einem einzigen Rechner zusammenschließen. Der Super-Rechner wird aber noch weiter ausgebaut und soll am Ende über 2.000 Billionen Rechnungen pro Sekunde schaffen.
Diese unvorstellbar große Rechnerleistung ist nötig, wenn man ein Flugzeug von über 70 Metern Länge und einer Spannweite von mehr als 60 Metern im Computer konstruieren und testen will. Denn der Computer soll ja das künftige Flugzeug nicht nur einfach so zeigen, wie es vielleicht eines Tages aussehen könnte. Sondern er soll simulieren, wie sich die neue Maschine im Flug verhalten wird, wenn sie von der Luft umströmt wird. Die Untersuchung des Strömungsverhaltens nennen die Fachleute übrigensAerodynamik. Durch die Simulation am Super-Computer lassen sich die Luftströmungen schon sehr genau berechnen – und dann auch nötige Verbesserungen schnell umsetzen.
Neben der Aerodynamik spielt die sogenannte Aeroelastik bei der Konstruktion von Flugzeugen eine wichtige Rolle. Warum? Weil Flugzeuge zwar stabil sein müssen, aber nicht komplett starr sein dürfen. Sonst würden zum Beispiel die Flügel bei Starts und Landungen oder auch bei Vibrationen im Flug einfach abbrechen. Um den Druck „abzufedern“, müssen sie also „elastisch“ schwingen – allerdings auch wieder nicht zu stark. Da gibt es Grenzwerte. All das untersucht man eben in der Aeroelastik.
Um bei der Entwicklung schneller voranzukommen, teilen sich die Konstrukteurinnen und Konstrukteure in mehrere Teams auf: Sie untersuchen dann diese unterschiedlichen Fragen an den einzelnen Elementen des geplanten Flugzeugs. Deshalb werden nicht immer komplette Flugzeuge im Computer berechnet, sondern oft auch nur bestimmte Einzelteile oder – wie die Fachleute sagen – „Komponenten“. Denn an einem Bauteil wie dem Flügel finden ganz andere Strömungen statt als zum Beispiel am Fahrwerk. Wenn die Konstruktion der einzelnen Elemente dann perfekt ist und alles zusammenpasst, kann das neue Flugzeug zu seinem Erstflug im Super-Computer starten – und später eines Tages dann auch in der Realität.