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Case Study

Riblets in der Luftfahrt The Sky is the Limit

Branche

Transport & Mobility

Kunde

Luftfahrtindustrie

Leistung

Riblet Engineering

Aufgabe

Kosten-Nutzen-Analyse von Riblets

Lösung

Änderung des Anwendungsbereichs der Riblets zur Verringerung des Luftwiderstandes und Verbesserung des Auftriebs

Nutzen

Zusätzliche Treibstoff- und Emissionseinsparungen

Projektdetails

1300 Tonnen Kohlendioxid und 400 Tonnen Kerosin pro Langstreckenflugzeug – das ist die jährliche Einsparung von CO2-Emissionen und Treibstoff bei SWISS und ein vielversprechender Anfang! Die Nutzung von Riblet-Folien in der Luftfahrt bietet jedoch ein riesiges Potential – da ist noch Luft nach oben. In den letzten Jahren hat sich der Einsatz von Riblets am Flugzeugrumpf als Stand der Technik etabliert: Fluggesellschaften setzen auf Riblets, um ihre Aerodynamik zu optimieren. SWISS ist die erste Passagierfluggesellschaft der Welt, die die innovative Riblet-Technologie auf ihren Langstreckenflügen einsetzt, um die Aerodynamik der Boeing 777-300 zu verbessern und damit den CO2-Austoß und den Treibstoffverbrauch weiter zu senken. 
Zusammenfassend ist das der Stand der Technik.

B777_300

Abbildung 1: B777-300 

Case Study: Riblets in der Luftfahrt – der Himmel ist die Grenze

Abbildung 2: Simulation der Ribletgrößen für ein B777-Modell in Drauf- und Seitenansicht

 Wir von BST sind gespannt auf den nächsten Ausflug unter den Himmel und werfen einen genaueren Blick auf die Kosten und den Faktor der Nachhaltigkeit bei Riblet-Anwendungen. Verschiedene Faktoren beeinflussen die Ergebnisse: die Applikationstechnologie, die Fläche, das Material und die Größe des Flugzeugs, sowie die Auswirkungen auf verschiedene Flugzeuge einer bestimmten Airliner-Flotte. Ziel ist es, den kostengünstigsten und leistungseffizientesten Bereich eines Flugzeugs für den Einsatz von Riblets in Hinblick auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis zu ermitteln.

Wir wollten zeigen, dass mit einem viel geringeren Prozentsatz der Gesamtfläche des Flugzeugs der gleiche Riblet-Effekt in Bezug auf die Verringerung des Luftwiderstands erzielt werden kann – was die Riblets für die Industrie noch attraktiver macht. 
Im Rahmen der Studie wurde eine geeignete Riblet-Geometrie entworfen, die dann als Grundlage für die Riblet-Simulation diente. Die Analyse zeigte, dass die Anbringung von Riblets auf der Saugseite des Flügels dieselbe Wirkung hat wie auf der Rumpfunterseite. Die Applikation der Riblets auf 5% der Gesamtfläche des Flugzeugs anstelle der Verwendung von Riblets auf 20% der Fläche bei Applikation am Rumpf verbesserte die aerodynamische Effizienz im gleichem Maße. 

Ergebnisse

Wir haben herausgefunden, dass Riblets in einem definierten, kleinen Bereich des Flügels die gleiche Wirkung hat wie die Anwendung auf dem gesamten Rumpf mit Riblets, wenn es um die Einsparung von Treibstoff geht. Ziel der Studie war es, eine Best Practice für den Einsatz von Riblets in der Luftfahrtindustrie zu entwickeln, die im Hinblick auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis so effizient wie möglich ist.  

B777_DE

Abbildung 3: Verschiedene Zonenkombinationen zur Steigerung der Effizienz bei gleichzeitiger Minimierung der Bereiche, in denen Riblets eingesetzt werden (E: unterer Rumpf, F: oberer Rumpf, A: Hauptflügel-Saugseite – partielle Fläche, B: Hauptflügel-Saugseite – Gesamtfläche)