Revolution in der Luft: Neuartige toroidale Propeller sind nahezu laut

"Quelle: winfuture.de"

Luftfahrt ist laut. Das ist seit 120 Jahren und dem ersten Motorflug der Brüder Wright eine Tatsache. Denn Propeller und später Düsen sind eine laute und teils sogar ohrenbetäubende Angelegenheit. Doch zumindest für Propeller bahnt sich eine nicht allzu kleine Revolution an.

Drohnen sind in den vergangenen Jahren immer populärer geworden und liefern uns spektakuläre Aufnahmen von Städten und auch der Natur. Doch gerade im zweiten Fall hat das einen Haken. Denn wer eine Drohne in der Stille der Natur aufsteigen lässt, der merkt das sofort. Grund dafür ist natürlich der hochfrequente Lärm der Propeller, der in der Lage ist, jede Idylle nachhaltig zu stören.

Lautloses Fliegen rückt näher
Doch nun hat ein Team des Lincoln Laboratory des Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen Propeller entwickelt, der nahezu lautlos arbeitet (via New Atlas). In einem Video erläutert Thomas Sebastian, Forscher bei der Structural and Thermal-Fluids Engineering Group des MIT, dass er eigentlich an einem anderen Projekt beschäftigt war, nämlich einem Ionen-betriebenen Flugzeug. Dieses hat praktisch keine beweglichen Teile und ist damit nahezu lautlos.

Hierfür benötigte Sebastian einen Weg, um diese neue Technologie mit einem Propeller vergleichen zu können. Doch das Problem war eben, dass diese sehr laut sind. Also haben Sebastian und sein Team nach Wegen gesucht, ob und wie man den Propeller diesbezüglich verbessern könnte. Hierzu warf man einen Blick in die ferne Vergangenheit der Luftfahrt, als man mit ringförmigen Flügeln experimentierte.

3D-gedruckte Ringe als Lösung
Tatsächlich war das ein vielversprechender Ansatz und man baute toroidale bzw. ringförmige Propeller. Damit gelang es, die Verwirbelungen signifikant zu minimieren. "Wir hatten die Idee, eine ringförmige Flügelform zu verwenden, um hoffentlich einen leiseren Propeller zu erhalten", so Sebastian. "Ein Praktikant von mir, der einfach phänomenal war, hat diese Idee weiterverfolgt. Er nahm das Konzept und erstellte eine Reihe von Iterationen mit 3D-Druckern."

Noch sind diese Propeller nicht optimiert - funktionieren aber bereits besser und leiser Entscheidend dabei war es, die vom Propeller erzeugten Wirbel über die gesamte Form des Propellers zu verteilen und nicht nur an der Spitze. Sebastian: "Das führt dazu, dass er sich in der Atmosphäre schneller auflöst. Der Wirbel breitet sich nicht mehr so weit aus, sodass man ihn seltener hört."

Das Erstaunliche daran: Die neuartige Propellerform hatte auch keinen Nachteil beim erzeugten Schub. Im Gegenteil: Das bisher beste Design mit der Nummer B160 war nicht nur wesentlich leiser als ein herkömmlicher Propeller, sondern auch leistungsstärker - und das, obwohl die Entwicklung und Optimierung der toroidalen Propeller noch nicht abgeschlossen ist.

Ganz ohne Nachteile kommen die neuen Propeller aber auch nicht aus, denn deren komplexere Form ist schwerer herzustellen. Hier kann und wird aber 3D-Druck helfen, so die Forscher. Das gilt übrigens nicht nur in der Luft, sondern auch im Wasser (wo damit bereits länger gearbeitet wird), auch dort kann die Geräuschentwicklung signifikant reduziert werden.