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Ionenantrieb für das Flugzeug der Zukunft

Wie ein Entwickler von Star Trek inspiriert wurde, um den Flugzeugantrieb der Zukunft zu bauen

Ein Flugzeug, das komplett ohne fossile Brennstoffe fliegt, keinerlei Lärm produziert und ohne bewegliche Antriebsteile auskommt – was nach Utopie klingt, könnte bald Realität werden. Ingenieuren des MIT (Massachusetts Institute of Technology) ist es nun gelungen ein Flugzeug zu bauen, das von einem elektrisch erzeugten Ionenwind angetrieben wird. Je nach Verlauf der weiteren Entwicklung könnte der Ionenantrieb die Luftfahrt der Zukunft revolutionieren.

Schluss mit Propellern und Abgasen

Seit über hundert Jahren läuft die Fortbewegung eines Flugzeugs auf die gleiche Weise ab: Propeller, Düsen oder Ventilatoren sorgen für den Antrieb und vor allem für jede Menge Lärm. Die benötigte Energie kommt von Motoren, die mit fossilen Brennstoffen angetrieben werden.

Als Rettung gegen Umweltverschmutzung und Lärmbelästigung durch herkömmlichen Flugverkehr könnte das physikalische Prinzip des „ionischen Windes“ dienen. Dieses Prinzip ist bereits seit den 1920er Jahren bekannt. Allerdings war es bis dato nicht möglich, ausreichend ionischen Wind zu erzeugen, um ein Flugzeug auch tatsächlich fliegen zu lassen.

Und genau das ist den MIT-Ingenieuren nun gelungen: Die Entwickler flogen das rund 2,5 Kilogramm schwere Flugzeug in mehreren Tests durch die Turnhalle im DuPont Athletic Center des Instituts. Der Prototyp schaffte insgesamt zehnmal hintereinander eine Flugstrecke von 60 Metern. Der Ionenschub hätte zwar für einen längeren Flug gereicht, allerdings waren 60 Meter die maximal möglich Strecke, die in der Turnhalle zurück gelegt werden konnte.

Inspiriert von Star Trek

Als Kopf des Entwicklerteams gilt Steven Barrett, Professor für Luft- und Raumfahrt am MIT. Die Idee für das Ionenflugzeug kam Barrett als Kind beim schauen der TV-Serie „Star Trek.“ Vor allem die futuristischen Shuttle-Flugzeuge, die lautlos und scheinbar ohne bewegliche Antriebsteile durch die Luft flogen, inspirierten den findigen Professor. „Das hat mich zu der Überlegung gebracht, dass Flugzeuge keine Propeller und Turbinen haben sollten“, sagt Barrett.

„Flugzeuge sollten eher wie die Shuttles in „Star Trek“ sein, die nur ein blaues Glühen haben und lautlos gleiten.“ Steven Barrett, MIT-Professor

 

Bei seiner Suche nach einem Flugzeug-Antriebssystem ohne bewegliche Teile blieb Barrett am physikalischen Prinzip des „ionischen Winds“ hängen. Dieses Prinzip beschreibt einen Wind, der durch Stromfluss zwischen einer dünnen und einer dicken Elektrode erzeugt werden kann. Liegt genügend Spannung an, kann die Luft zwischen den Elektroden ausreichend Schub erzeugen, um ein Flugzeug anzutreiben.

Vom Jetlag zum alternativen Flugzeugantrieb

Der elektro-aerodynamische Schub war lange Zeit vor allem eine Art Hobby-Projekt, das sich auf kleine Konstruktionen beschränkte. Es schien bisher unmöglich, ausreichend ionischen Wind zu erzeugen, um ein größeres Flugzeug über einen längere Distanz fliegen zu lassen. Bis zu jeder schlaflosen Nacht, als Barrett mit Jetlag in einem Hotelzimmer lag. „Ich habe über die Sache nachgedacht und nach Möglichkeiten gesucht, dass es doch funktioniert“, erinnert sich Barrett. „Nach ein paar Berechnungen habe ich festgestellt, dass dies doch zu einem brauchbaren Antriebssystem werden kann.“

„Der Ionenantrieb eröffnet neue und unentdeckte Möglichkeiten für Flugzeuge, die leiser sind, mechanisch einfacher gebaut werden können und keine Verbrennungsemissionen abgeben“ Professor Steven Barrett

Mehr Wind für größere Flugzeuge

Der Prototyp sollte fürs Erste beweisen, dass das Konzept Ionenflugzeug auch tatsächlich funktioniert. Aus diesem Grund war das Design bewusst einfach gehalten. Mittlerweile arbeitet das Entwickler-Team an der Effizienzsteigerung des Ionenantriebs. Ziel ist es, mit weniger Spannung mehr ionischen Wind zu erzeugen. Auch die Schubkraft pro Flächeneinheit soll gesteigert werden.

Barrett geht davon aus, dass diese Art der Ionenwind-Antriebssysteme schon in naher Zukunft verwendet werden könnten, um laute Flugdrohnen geräuschärmer zu machen. Darüber hinaus plant er, den Ionenantrieb mit konventionelleren Verbrennungssystemen zu kombinieren, um die Antriebe von Hybridflugzeugen und anderen großen Flugzeugen, wesentlich sparsamer zu machen.

 

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