Wie kann man den Treibstoffverbrauch in der Luftfahrt senken? Der Abiturient Jan Kopatsch vom Schyren-Gymnasium hat in seiner Seminararbeit Flugzeugkonstruktionen im Windkanal getestet und verglichen. „Jugend forscht“ würdigte seine Studie mit einem ersten Preis beim Regionalwettbewerb in Ingolstadt. Jans Ergebnisse legen nahe, dass so genannte Nur-Flügel das Konzept der Zukunft sein können. Es handelt sich um Flugzeuge, die keinen Rumpf mehr besitzen; die Passagiere nehmen innerhalb der Tragflügel Platz.
„Die Idee entstand im Rahmen einer Physik-Seminararbeit. Es ging um Energiekonzepte für die Zukunft. Luftfahrttechnik interessiert mich schon lange, und so regte mein Lehrer Reinhard Schneider an, einen Windkanal zu bauen und darin Flugzeugmodelle zu vergleichen“, erzählt Jan Kopatsch.
Sein Windkanal besteht aus einem Verpackungskarton, in den ein Modellflugzeug eingespannt wird; den Luftstrom erzeugt ein von einer Bohrmaschine angetriebener Propeller. Verglichen wurde der amerikanischer B-2-Nurflügler mit dem Airbus A320, einem konventionellen Verkehrsflugzeug. Gemessen wurden die Auftriebs- und Widerstandskraft bei Anstellwinkeln von null bis dreißig Grad. Daraus lassen sich Auftriebs- und Widerstandsbeiwert beider Modelle berechnen.

„Die B-2 erfuhr bei meinen Versuchen eine wesentlich höheren Auftrieb bei gleichzeitig etwas größerem Widerstand. Es stellte sich auch heraus, dass der Nurflügler wesentlich bessere aerodynamischen Eigenschaften aufweist“, fasst Jan Kopatsch seine Ergebnisse zusammen. „Das bedeutet, dass der Nurflügler unter den im Versuch vorherrschenden Bedingungen energetisch günstiger ist als heutige Verkehrsflugzeuge.“

Mit dem Erfolg beim Regionalwettbewerb qualifizierte sich Jan Kopatsch zunächst für den Landeswettbewerb in München. Dort gewann er ein Forschungspraktikum am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie in Ilmenau, das er im September absolvieren wird. Hinzu kommt eine von zehn Auszeichnungen, die die Deutsche Physikalische Gesellschaft bayernweit für Seminararbeiten aus der Physik vergibt.

Zunächst will Jan Maschinenbau studieren, um sich vielleicht später auf die Luftfahrtbranche zu spezialisieren: „Die Preise haben mich darin bestätigt, beruflich in den technischen Bereich zu gehen. Ich weiß jetzt, dass man auch mit einfachen Mitteln aussagekräftige Forschungsergebnisse erzielen kann.“

BILD: Jan Kopatsch gewann bei „Jugend forscht“ ein Forschungspraktikum. Mit eigenen Windkanalversuchen hat der achtzehnjährige Abiturient Auftrieb und Aerodynamik von Flugzeugmodellen getestet.

Tex: Roland Scheerer
Foto: Jugend forscht