EU-Projekt MESEMA: Flugzeuge sollen leiser und komfortabler werden

Elektronisch steuerbare Schwingungsdämpfer vermindern die Vibrationen und sorgen für mehr Komfort beim Fliegen

Wer schon einmal in einer Turbopropmaschine geflogen ist, kennt das Dröhnen, das die rotierenden Propeller verursachen. Die Vibrationen, die durch Schwingungen der Rotorblätter entstehen, übertragen sich mitunter auf die gesamte Kabine. Diesen störenden Geräuschpegel zu dämpfen und gleichzeitig die eingesetzten Werkstoffe vor frühem
Verschleiß zu schützen, ist das Ziel des neuen EU-Projektes MESEMA. Die Abkürzung steht für „Magnetoelastic Energy Systems for Even More Electric Aircraft“.

Der Schlüssel für leises und sicheres Fliegen liegt, wie der englische Projekttitel vermuten lässt, in der Kombination von Elektrotechnik und Magnetismus zur Steuerung beweglicher Teile. So genannte magnetostriktive Aktoren, wie sie im Vorgängerprojekt MESA in Form von Schwingungstilgern erfolgreich entwickelt wurden, machen sich die magnetischen Eigenschaften von Werkstoffen zu Nutze: Unter Einfluss eines Magnetfeldes ändern bestimmte Werkstoffe ihre Form – sie können in kürzester Zeit gestaucht oder gedehnt werden. Und die Stärke dieses Effektes kann durch elektrische Signale beeinflusst werden. Womit wir bei der Aufgabe des Schwingungstilgers wären – er bewirkt eine Bewegung, die der unerwünschten Schwingung der Kabinenhaut genau entgegen wirkt – die Vibration wird gedämpft.

Die Ergebnisse aus MESA sollen jetzt im Rahmen von MESEMA auf fünf neue technische Anwendungen übertragen und weiterentwickelt werden. Die Projektpartner, darunter der italienische Flugzeughersteller Alenia, versprechen sich hiervon vor allem mehr Komfort für die Passagiere. Der Hubschrauberhersteller Eurocopter strebt ebenfalls einen Wertzuwachs seiner Hubschrauber an und setzt auf die Entwicklung von Schwingungstilgern, die speziell die hohen Vibrationen bei Drehflüglern mindern sollen. Um die Vibration an der Wurzel zu packen, werden zusammen mit dem deutschen Hubschraubergetriebehersteller ZF-Luftfahrttechnik leistungsstarke Aktoren entwickelt, die es ermöglichen, den Rotorblattwinkel während des Fluges individuell zu verstellen. Diese so genannte IBS-Lösung (engl. individual blade control) verspricht weitere Vorteile: Der Helikopter verbraucht weniger Kraftstoff und fliegt wesentlich geräuscharmer.

Vibrationen sind auch das Thema von zwei weiteren technischen Anwendungen der magnetostriktiven Aktoren. Indem man ganz gezielt Schwingungen erzeugt und die Antwortsignale auswertet, kann man Strukturschäden im Material aufspüren. Daher untersuchen die Forscher, inwiefern sich die Schwingungstilger gleichzeitig für die Schadenserkennung einsetzen lassen.

Und last but not least befassen sie sich auch mit dem umgekehrten Weg, also wie aus den an und für sich störenden Strukturschwingungen doch noch Nützliches erzeugt werden kann, nämlich elektrische Energie für die autonome Versorgung bordeigener Geräte oder Einrichtungen.

An MESEMA beteiligt sind insgesamt 18 europäische Forschungsinstitute, kleine und mittlere Unternehmen aus England, Frankreich, Irland, Griechenland und Schweden sowie Partner aus der Luftfahrtindustrie; die Leitung obliegt der Universität Frederico II in Neapel. Die grundlagenorientierten Forschungsaktivitäten werden von Instituten in England und Rumänien sowie in Deutschland vom Lehrstuhl für Prozess-automatisierung (LPA) der Saar-Uni beigesteuert. Der Lehrstuhl und damit verbunden die Arbeitsgruppe Aktorik im Zentrum für Innovative Produktion (ZIP) – beide stehen unter Leitung von Professor Hartmut Janocha – setzen damit eine 14-jährige Forschungsaktivität des Lehrstuhls fort. Gleichzeitig ist dieses europäische Verbundvorhaben das erste große Projekt, das in der sich gerade etablierenden Fachrichtung Mechatronik bearbeitet wird. Gut zwei Drittel des Gesamtvolumens von 7,6 Millionen Euro werden von der EU und der Rest von den Industrieunternehmen getragen. Die saarländischen Partner – neben LPA und ZIP ist das European Project Office (EPO) der Universität beteiligt, das Verwaltungsaufgaben wahrnimmt – sollen während der Laufzeit von drei Jahren über 1,1 Millionen Euro Fördermittel für ihren Arbeitsanteil erhalten.