Die laminare Strömung ist definiert als geordnete und parallele Bewegung eines Fluids. Im Gegensatz zur turbulenten Strömung, bei der Wirbel und unregelmäßige Bewegungen dominieren, ist sie durch geringe Reibungsverluste und höhere Vorhersagbarkeit des Strömungsverhaltens gekennzeichnet. Bei der Entwicklung einer Flugzeugkonfiguration bietet sie erhebliche Potenziale zur Effizienzsteigerung und Emissionsreduktion.
Ziel bis 2050:
Die Zielsetzung bei der Verwendung von möglichst großen laminaren Strömungsanteilen auf Flugzeugkomponenten ist es, den Luftwiderstand von diesen Komponenten zu reduzieren und somit die Effizienz der Gesamtflugzeugkonfigurationen im Vergleich zu existierenden Verkehrsflugzeugen am Markt zu verbessern.
Entscheidend für die Ausbildung laminarer Strömung auf Flugzeugkomponenten sind glatte Oberflächen, strömungsgünstige Geometrien und geringe Störungen im Anströmbereich. Laminare Strömung kann einerseits durch spezielle Profilierungen z.B. Laminarflügel sowie durch aktive Maßnahmen wie z.B. die der Grenzschichtabsaugung oder der hybriden Linearisierung hervorgerufen werden. Das Ziel bei allen Methoden ist es, den laminaren Zustand möglichst lange aufrechtzuerhalten. Eine verlängerte laminare Strömung bietet das Potential den Reibungswiderstand deutlich zu reduzieren, welches sich in einem geringeren Treibstoffverbrauch auswirkt.
Die Anwendungsfelder betreffen den gesamten Verkehrsflugzeugbereich. Die Technologie ist sowohl bei Kurz-, Mittel- als auch Langstreckenflugzeugen einsetzbar. Laminare Strömungen sind zudem an unterschiedlichen Flugzeugkomponenten einsetzbar. Tragflächen- oder Rumpfstrukturen ermöglichen auf Grund ihrer großen Flächenanteile des Gesamtsytems Flugzeug deutliche Effizienzgewinne. Die Technologie ist ebenfalls für den Einsatz am Höhen- und Seitenleitwerk geeignet.
Angesichts der globalen Klimaziele und der wachsenden Anforderungen einer nachhaltigen Luftfahrt steht die Reduktion von CO₂-Emissionen im Fokus. Technologien zur Förderung laminarer Strömung gelten als Schlüsselelement zur Erreichung dieser Ziele. Dabei müssen weitere Aspekte wie die robuste Auslegung von natürlicher laminarer Strömung mittels entsprechender Profilierung ebenso berücksichtigt werden, wie die Verbesserung der Vorhersage von laminaren Strömungszuständen mittels numerischer Simulationsmodelle. Im Hinblick auf die aktiven Maßnahmen wird die Integration energieeffizienter und leichter Absaugsysteme essenziell sein, um ein innovatives Gesamtsystem zu realisieren. Die Nutzung effizienter Auslegungstools sowie intelligenter Validierungen ist ein zentraler Schwerpunkt zukünftiger Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.
Laminare Strömung stellt ein zentrales Forschungsthema mit weitreichenden technischen und ökologischen Implikationen dar. Die Beherrschung dieser Strömungsform eröffnet neue Wege zur Effizienzsteigerung in der Luftfahrt. Um das volle Potenzial zu nutzen, sind jedoch interdisziplinäre Ansätze sowie eine enge Verzahnung von Grundlagenforschung und industrieller Entwicklung erforderlich.
