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Strömungsoptimierung und Riblets im Flugmotorsport – ein Rückblick 

4 Jahre lang arbeitete bionic surface technologies (BST) mit Teams im Red Bull Air Race mehr als erfolgreich zusammen und verhalf Sportlern und deren Maschinen mit aerodynamischer und technischer Expertise zu außerordentlichen Erfolgen über mehrere Jahre. Auch im Jahr 2022 werden bekannte Größen der Flugmotorsportszene wieder waghalsige Stunts im Himmel durchführen – ein Grund für uns, rückblickend die Vorteile von Strömungsoptimierungen und Shark Skin in der Flugmotorsportszene zu beleuchten. 

Edge_with_riblets Kopie

Weltweit, 2018. In diesem Jahr fand das Red Bull Air Race an sieben Destinationen rund um den gesamten Weltglobus statt. In Abu Dhabi (ARE), Cannes (FRA), Budapest (HU), Kasan (RU), Wiener Neustadt (AUS), Indianapolis (USA) und Fort Worth (USA) maßen sich die Besten der Besten in der berühmten Flugsportszene und sammelten Punkte, um als Weltmeister den begehrten Pokal in Händen halten zu können. 
Mit nur wenigen Punkten Abstand zueinander teilten sich drei Herren das Siegestreppchen. Platz 3 ging an den Amerikaner Michael Goulian, Platz 2 an den Australier Matt Hall und der erste Platz sicherte sich Martin Šonka aus Tschechien. So unterschiedlich diese drei Herren auch sind, so gemeinsam ist doch ihr Erfolgsgeheimnis. 

Mit den Ingenieuren von BST zum Sieg

Sowohl Šonka, als auch Goulian und Hall setzen auf das Know-How in Bezug auf Optimierung und Aerodynamik auf BST.
Während der Drittplatzierte Goulian auf Winglets designed by BST vertraute und sich somit einen Vorsprung von mehr als 30 Punkten auf den viertplatzierten Franzosen Mika Brageot sicherte, stattete Matt Hall seinen Flieger mit der bewährten Riblet Technologie (auch bekannt als Shark Skin, Anm.) von BST aus.
Der tschechische Goldgewinner Šonka hingegen setzte nicht nur auf Riblets und Winglets aus dem Hause BST, sondern auf ein ganzes Flugzeug: eine EDGE 540 V3, welche in der Vergangenheit von BSTs Experten genau unter die Lupe genommen und so verändert wurde, dass sie eine Effizienzsteigerung von insgesamt 17% erreichte. Die aerodynamischen Veränderungen am Flugzeug selbst, sowie die passgenaue Anbringung von Riblets führten also maßgeblich zum Sieg. 

Peter Besenyei (HUN) - Action

Rennmaschine der Superlative dank Strömungsoptimierung

Das Team Peter Besenyei und BST  starteten also ein Projekt, das bald die ganze Red Bull Air Race-Szene revolutionieren würde. Innerhalb von nur 3 Monaten wurde auf Basis einer Zivko EDGE V3 ein Flugzeug entwickelt, das zum Ziel hatte, die schnellste und effizienteste Rennmaschine zu sein, und auch bald darauf in den Praxistests brillierte.

Zum Beginn des Projekts galt es, sich für eine Flugmaschine zu entscheiden, an der die aerodynamischen Optimierungen vorgenommen werden würden. Zur Auswahl standen einerseits der bestehende Flieger, eine Corvus Racer 540, und ein zweites Modell, eine Zivko EDGE V3, welche beide mittels Strömungssimulation analysiert wurden. Hierbei wurde schnell klar, dass es sich bei der Zivko EDGE um das aerodynamisch günstigere Modell handelte.
Diese anfängliche Analyse der Strömung diente allerdings nicht nur zur Entscheidungsfindung, sondern auch, um die gesamte Aerodynamik des Flugzeugs inklusive uneinsichtiger Strömungen beurteilen zu können. So konnten schon vorab mehrere Flugzeugteile hervorgehoben werden, welche aerodynamisch optimiert werden könnten.

Ein Bereich des Flugzeugs, der grundlegend verändert wurde, war die Motorverkleidung. Hierbei wurden für die Kühleinlässe des Motors mehrere aerodynamisch-günstige Varianten entwickelt, welche nochmals in verschiedenen Betriebspunkten auf ihre Tauglichkeit geprüft werden konnten. Diese Kühleinlässe spielen in ihrer Position und Größe eine entscheidende Rolle in der gesamten Aerodynamik des Flugzeuges. Mit der Optimierung von BST konnte somit eine bessere Stromlinienform der Motoverkleidung erreicht werden.

Der Bereich der Wingtips spielt aufgrund des induzierten Luftdrucks eine tragende Rolle in der Aerodynamik eines Flugzeuges, ist aber gleichzeitig heikel für die Aerodynamik des Gesamtsystems. Hierbei mussten genau die äußeren Bedingungen, denen die Wingtips ausgesetzt sind, wie zum Beispiel die limitierte Länge des gesamten Flügels, bedacht werden.
Auch bei den Flügelspitzen wurden unterschiedliche Modelle designt und auf ihre Tauglichkeit geprüft, bevor das Beste ausgewählt und die Flugmaschine damit ausgestattet wurde.

Das Cockpit der Maschine wurde – ähnlich wie die Wingtips – extra für die Rennbedingungen optimiert. Gemeinsam mit mehreren kleineren Optimierungen wie zum Beispiel der Radschuhe, konnte somit die Effizienz und Geschwindigkeit optimal gesteigert werden. Mittels der Verwendung von Strömungssimulation war es also ganz ohne Trial und Error möglich, eine Steigerung der Effizienz von insgesamt 13% zu erreichen. Positive Nebeneffekte waren auch der gesenkte Treibstoffverbrauch und der damit verbundene Co2-Ausstoß, aber auch eine bessere Händelbarkeit des Fliegers bei gleichzeitig höheren Geschwindigkeiten.

Der Einsatz von Riblets

Es wäre kein Produkt aus dem Hause bionic surface technologies, wenn es nicht auch eine exklusive Beklebung mit der bekannten, schillernden Folie bekäme, welche ihre Fähigkeiten mittlerweile auf großen Passagierflugzeugen, auf Windrädern, Turbinen oder Rennwägen zur Genüge präsentiert.
Vor der Anbringung wurden die Riblets mithilfe einer Strömungssimulation ebenfalls analysiert. Dies hat den Vorteil, dass verschiedene Riblet-Strukturen vorab getestet werden konnten, und die beste Mischung angewendet, um so den Reibungswiderstand optimal reduzieren zu können.
Durch die Anbringung dieser mikro- und nanostrukturierten Oberflächen, die die Natur als Vorbild haben, auf strömungsrelevanten Teilen des Fliegers konnten weitere 4% Effizienzsteigerung zugesichert werden.

Premiere feierte die fertige Rennmaschine, welche extra gefertigt und mit Riblets beklebt wurde, am 4. Juli 2015 in Budapest. An diesem Tag konnte sich Peter Besenyei aus dem Hinterfeld den 6. Platz erfliegen und zeigte somit, wie wichtig und nützlich die aerodynamische Optimierung von Fliegern ist.

Detail

Nicht nur einige Podiumsplätze, sondern viele

Die Statistik zu den Erfolgen der Piloten in Verbindung mit den Produkten von BST spricht eine klare Sprache: die Firma war seit 2015 fester Bestandteil des Red Bull Air Race und unterstützte beständig verschiedene internationale Teams mit ihrem Wissen rund um die Shark Skin und die optimale Aerodynamik von Flugzeugen.
Seit Beginn der Kooperationen mit Hannes Arch im Jahr 2014 verging kein Jahr, an dem nicht mindestens 2 Sieger ihr Vertrauen in die das Know-How der Ingenieure von BST gelegt hatten – und das bis zum letzten Rennen im Jahr 2019.
So verzeichnet bionic surface technologies 51% aller Siege mit deren Zusammenarbeit und 49% aller Podiumsplätze. Zusätzlich, gelang im Jahr 2018 der persönliche Rekord, als alle Wettrennen gewonnen werden konnten. Mit seinen weltbekannten Riblets hat BST 3 von 5 WM-Titel und 3 Vize-WM Titel zwischen 2014 und 2019 mitverantwortet.

 

1.       Platz

2.       Platz

3.       Platz

Rennen insgesamt

2014

2

1

0

24

2015

2

0

0

21

2016

4

5

2

24

2017

2

6

6

24

2018

8

5

4

24

2019

2

2

3

12

Summe

18

18

15

129

Das Jahr 2022 – Hoffnungsträger für weitere Erfolge

Auch, wenn sich für das Red Bull Air Race ein trauriger Jahrestag nähert – fand das Letzte doch vor zwei Jahren am 08. September 2019 das letzte Mal in Chiba, Japan, statt bevor es wegen  „mangelndem öffentlichen Interesse“ verabschiedet wurde -, gibt es Grund für Freude: auch 2022 muss man nicht auf waghalsige und spektakuläre Stunts bekannter Größen des Flugmotorsports auf dem Himmel verzichten.
Building on the legacy of the hugely popular Red Bull Air Race, World Championship Air Race hopes to bring back the fastest, three-dimensional motorsport on the planet but create a challenging environment where competitors embrace the latest technological developments in Green Power and Advanced Aerial Mobility to push the envelope of the global Aviation Revolution.” kündigt die Fédération Aéronautique Internationale FAI auf deren Seite www.wcairrace.com das neue Konzept mit vier verschiedenen Klassen unter dem Namen World Championship Air Race an.
Man darf also weiterhin gespannt sein!

In Gedenken an Hannes Arch

Der im Jahr 2016 bei einem schweren Helikoptersturz verstorbene Hannes Arch war der erste Pilot überhaupt, der sein Vertrauen in die Expertise von bionic surface technologies setzte und feierte mit der Unterstützung von BST große Erfolge.
Hannes Arch war auch der erste Red Bull Air Race Pilot, der mit Shark Skin Siege feierte. Die technischen und menschlichen Diskussionen mit Hannes waren prägend für die Entwicklung von immer besseren Rennmaschinen. Er war ein unglaublicher Mensch und ein noch besserer Pilot. Sowohl seine Flugmanöver als auch seine Freundschaft wird für uns immer unvergessen bleiben.