Forschung am MIT 04.04.2018, 13:17 Uhr

Boeing lässt Blitzschutz für Flugzeuge entwickeln

Boeing möchte seine Flugzeuge vor Blitzeinschlägen schützen. Und sponsert deswegen MIT-Ingenieure. Sie entwickeln eine Art Tarnkappe, die Flugzeuge für Blitze unsichtbar macht und dabei nicht leistungsstärker ist als eine Glühbirne.

Volltreffer: Ein Blitz trifft ein Modellflugzeug im Windkanal. Doch angeblich reduziert die elektrische Tarnkappe die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Einschlag signifikant.

Volltreffer: Ein Blitz trifft ein Modellflugzeug im Windkanal. Doch angeblich reduziert die elektrische Tarnkappe die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Einschlag signifikant.

Foto: Joan Montanya/Polytechnische Universität von Katalonien

Jedes Flugzeug der Welt wird mindestens einmal pro Jahr von einem Blitz getroffen, schätzen Luftfahrtexperten. Eigentlich kein Problem. Ein klassisches Flugzeug ist ein faradayscher Käfig, der Passagiere und Bordelektronik schützt. Blitzschutztechnik ist unnötig. Problematischer wird es hingegen bei modernen Flugzeugen, deren Außenhaut teilweise aus nichtmetallischen Verbundstrukturen wie Kohlenstofffasern besteht. Sie sind mit der Ableitung statischer Aufladung überfordert, sodass ein Einschlag Schäden verursachen kann. Bislang arbeiten Flugzeugbauer deswegen ein durchgehendes Metallnetz als Blitzschutz in die Rumpfpaneele ein. Doch das ist teuer. Geht es auch mit weniger Aufwand?

Tarnkappe hat die Leistung einer Glühbirne

Ja, sind Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology überzeugt. Ihre Idee: Verhindern, dass es überhaupt zum Blitzeinschlag kommt. Das beginnt, wenn ein Flugzeug das elektrische Feld einer Gewitterwolke erreicht. Normalerweise kommt es dann zu einer Polarisierung entlang des Rumpfes – ein Ende wird positiv geladen, das andere negativ. Dabei bilden sich leitfähige Plasmaströme, die Blitzladungen anziehen. „Im schlimmsten Fall erreichen sie 100.000 Ampere – und dann gibt es starke Schäden“, erklärt MIT-Forscherin Carmen Guerra-Garcia. Diese Plasmaströme wollen die Forscher verhindern.

Um das Flugzeug für Blitze unsichtbar zu machen, entwickeln die Forscher ein On-Board-System. Es besteht aus Sensoren und Aktuatoren. Die Sensoren überwachen die Außenhaut des Flugzeugs. Drohen sich Plasmaströme aufzubauen, geben die Aktuatoren Spannungen ab, welche die Ladungsunterschiede ausgleichen. „Damit versuchen wir, das Flugzeug so unsichtbar wie möglich für Blitze zu machen“, erklärt Forscher Jaime Peraire. Die Leistung dieser Tarnkappe müsse dabei nicht höher sein als die einer Glühbirne.

Vielversprechende Tests im Windkanal

Zwar sponsert der Flugzeugbauer Boeing die Forschungsarbeiten. Doch noch ist unklar, ob das On-Board-System in der Praxis tatsächlich funktionieren würde. Bislang haben die Forscher lediglich Tests mit dem Modell eines Flugzeugrumpfes im Windkanal durchgeführt. Vielversprechende Tests allerdings, die im Magazin American Institute of Aeronautics and Astronautics veröffentlicht sind. Angeblich konnten die Wissenschaftler mit der elektrischen Tarnkappe die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags signifikant reduzieren.

Als nächstes wollen die Forscher Drohnen durch Gewitterwolken fliegen lassen, um das System in der Praxis zu testen. Doch schon jetzt wissen sie: Eine der Herausforderungen besteht darin, die Reaktionsgeschwindigkeit der Tarnkappe zu erhöhen. Zwar reagieren Sensoren und Aktuatoren schon jetzt in Sekundenbruchteilen. Doch für einige Blitzarten ist das immer noch zu langsam. Peraire: „Neben dieser technologischen Lösung arbeiten wir daran, die Physik hinter dem Prozess zu modellieren. Dies ist ein Bereich, in dem es wenig Verständnis gab, und dies ist wirklich ein Versuch, von Grund auf ein Verständnis für von Flugzeugen ausgelöste Blitzeinschläge zu entwickeln.“

Im Labor haben Wissenschaftler Blitze sogar schon gezähmt: Mit Laserstrahlen zwangen die Wissenschaftler elektrische Hochspannungsentladungen auf einen genau festgelegten Weg. Mehr dazu lesen Sie hier. Und wo man sich in Deutschland am meisten vor Blitzen fürchten muss, erfahren Sie auf dieser Seite.

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