Digital statt Windkanal
Früher entstanden Flugzeuge auf dem Reißbrett. Dann wurde ein Modell gebaut und im Windkanal getestet. Heute entstehen die Entwürfe mit Hilfe des Computers. Im "Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt" Braunschweig ist der schnellste Rechner Europas eingeweiht worden, mit dem man komplizierte Flugsituationen simulieren kann.
Scheinbar schwerelos schwebt das drei Meter große Flugzeug dahin. Einige Zuschauer, die eine dunkle Spezialbrille tragen, ducken sich vor der Leinwand. Im Glauben, der Flieger würde über sie hinweg brausen.
So täuschend echt wirkt die dreidimensionale Projektion im "VR-Raum" des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt Braunschweig. Das Kürzel VR steht für "virtuelle Realität".
"Wir freuen uns natürlich, wenn jemand diesen Effekt spürt, dann ist die Anlage auch sehr gut justiert und eingestellt. Das ist auch ein sehr großer Aufwand hier. Die Kameras auszurichten, die Projektoren auszurichten, dass dieser 3-D-Effekt wirklich realistisch rüberkommt","
sagt Stefan Görtz mit einem Schmunzeln auf den Lippen. Flugzeuge müssen in Zukunft mehr Passagiere aufnehmen. Sie dürfen beim Start nicht mehr so laut sein und nur noch einen Bruchteil an Treibstoff verbrauchen.
Herausgekommen sind gewöhnungsbedürftige Konstruktionen: Die großen Tragflächen liegen hinten am Heck, während die kurzen Höhenleitwerke wie Stummel vorn an der Flugzeugspitze herausragen.
Stefan Görtz: ""Wir sehen hier das Low-Noise-Aircraft. Also ein Flugzeug mit wenig Lärmabstrahlung. Die Triebwerke sind hier im Heck angeordnet. Also nicht unter den Tragflächen wie man das sonst kennt, sondern am Heck. Und der darunter liegende Flügel schirmt den Lärm des Triebwerks nach unten hin ab.
Das heißt: Sie hören am Boden deutlich weniger Geräusche als bei einem konventionellen Flugzeug. Und die spezielle Anordnung der Vorflügel, sogenannte Entenflügel, führt auch zu einer optimalen Ausnutzung des Auftriebs und damit zu einer Einsparung des Treibstoffes."
Flugzeuge wie das "Low-Noise-Aircraft" werden allerdings erst in zehn bis zwanzig Jahren abheben. Bis dahin, so der Wissenschaftler, muss das Flugverhalten in allen Einzelheiten überprüft werden.
Nur ein paar Schritte entfernt, in einem eigens hergerichteten Gebäude, steht der Computer, der die Flugzeuge der Zukunft berechnet. "Maschinenraum" steht an der Tür, die Christian Schweitzer von T-Systems gerade öffnet:
"Sie hören jetzt, dass es hier im Rechensaal sehr laut ist. Wir haben hier einige Hochleistungssysteme drinstehen, die sehr viel Krach erzeugen aufgrund der Ventilatoren, die die Systeme belüften. Ein Teil davon ist Wasser gekühlt, ein Teil ist Luft gekühlt, und über ein Wassersystem dann im Prinzip getauscht."
CASE, so der Name des Rechners, sprengt alle Vorstellungen. Der Computer füllt eine 300 Quadratmeter große Halle. Mehr als 6000 Prozessoren bewerkstelligen 46,6 Billionen Rechenoperationen - pro Sekunde! 30 Millionen Euro kostet der gegenwärtig "schnellste Rechner Europas".
Noch einmal so groß wie der Rechensaal ist die Halle eine Etage tiefer, in der die Kühlanlage für den Computer untergebracht ist. Green IT scheint hier ein Fremdwort.
Christian Schweitzer: "Ich sage immer, das sieht aus wie auf der Titanic hier unten. Die ganzen Mischhähne. Wir haben hier Rohrdurchmesser von maximal 200 Millimeter, gigantisch groß, die im Prinzip das Cluster mit Kühlwasser versorgen. Wir haben zwei etwa 4000 Liter fassende Pufferspeicher. Gekühlt wird mit Wasser. Und vor dem Rechenzentrum sind in der Außenanlage die Kühlaggregate angebracht, von denen jeweils eine 450 Kilowatt Leistung hat."
Für eine Simulation, die in Wirklichkeit nur fünf Sekunden dauert, benötigt der Supercomputer mehr als zwei Wochen Rechenzeit, um alle Luftverwirbelungen und Auftriebskräfte anzeigen zu können. Mit älteren Computern, so Norbert Kroll vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, wären dafür Monate ins Land gegangen:
"Wir sind nun in der Lage, bis zu fünf bis 6000 Prozessoren an einem Problem rechnen zu lassen. Und das führt dazu, dass wir Konfigurationen und Strömungsprobleme untersuchen können, die aufgrund ihrer Komplexität bisher so nicht zu untersuchen waren."
Geräusche, die durch Strömung oder Turbinen entstehen, werden derzeit aber noch nicht simuliert. Deshalb ist es im VR-Raum still, wenn die Maschinen auf der großen Leinwand erscheinen. Drei mal vier Meter vermitteln ein Gefühl fast wie im Kino. Stühle fehlen allerdings, damit Stefan Görtz vor der Projektion hin und herlaufen kann, um die virtuellen Entwicklungen von allen Seiten zu erkunden.
"Wenn ich jetzt eine Brille aufsetze, die polarisiert ist - das mache ich jetzt mal - und ich kann von verschiedenen Seiten das Flugzeug mir ansehen."
CASE - der Superrechner in Braunschweig - zeigt alle Flugphasen in 3-D. Auf der Leinwand zumindest fliegen sie schon: Umweltfreundlich, Sprit sparend und leise - die Flugzeuge der Zukunft.
So täuschend echt wirkt die dreidimensionale Projektion im "VR-Raum" des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt Braunschweig. Das Kürzel VR steht für "virtuelle Realität".
"Wir freuen uns natürlich, wenn jemand diesen Effekt spürt, dann ist die Anlage auch sehr gut justiert und eingestellt. Das ist auch ein sehr großer Aufwand hier. Die Kameras auszurichten, die Projektoren auszurichten, dass dieser 3-D-Effekt wirklich realistisch rüberkommt","
sagt Stefan Görtz mit einem Schmunzeln auf den Lippen. Flugzeuge müssen in Zukunft mehr Passagiere aufnehmen. Sie dürfen beim Start nicht mehr so laut sein und nur noch einen Bruchteil an Treibstoff verbrauchen.
Herausgekommen sind gewöhnungsbedürftige Konstruktionen: Die großen Tragflächen liegen hinten am Heck, während die kurzen Höhenleitwerke wie Stummel vorn an der Flugzeugspitze herausragen.
Stefan Görtz: ""Wir sehen hier das Low-Noise-Aircraft. Also ein Flugzeug mit wenig Lärmabstrahlung. Die Triebwerke sind hier im Heck angeordnet. Also nicht unter den Tragflächen wie man das sonst kennt, sondern am Heck. Und der darunter liegende Flügel schirmt den Lärm des Triebwerks nach unten hin ab.
Das heißt: Sie hören am Boden deutlich weniger Geräusche als bei einem konventionellen Flugzeug. Und die spezielle Anordnung der Vorflügel, sogenannte Entenflügel, führt auch zu einer optimalen Ausnutzung des Auftriebs und damit zu einer Einsparung des Treibstoffes."
Flugzeuge wie das "Low-Noise-Aircraft" werden allerdings erst in zehn bis zwanzig Jahren abheben. Bis dahin, so der Wissenschaftler, muss das Flugverhalten in allen Einzelheiten überprüft werden.
Nur ein paar Schritte entfernt, in einem eigens hergerichteten Gebäude, steht der Computer, der die Flugzeuge der Zukunft berechnet. "Maschinenraum" steht an der Tür, die Christian Schweitzer von T-Systems gerade öffnet:
"Sie hören jetzt, dass es hier im Rechensaal sehr laut ist. Wir haben hier einige Hochleistungssysteme drinstehen, die sehr viel Krach erzeugen aufgrund der Ventilatoren, die die Systeme belüften. Ein Teil davon ist Wasser gekühlt, ein Teil ist Luft gekühlt, und über ein Wassersystem dann im Prinzip getauscht."
CASE, so der Name des Rechners, sprengt alle Vorstellungen. Der Computer füllt eine 300 Quadratmeter große Halle. Mehr als 6000 Prozessoren bewerkstelligen 46,6 Billionen Rechenoperationen - pro Sekunde! 30 Millionen Euro kostet der gegenwärtig "schnellste Rechner Europas".
Noch einmal so groß wie der Rechensaal ist die Halle eine Etage tiefer, in der die Kühlanlage für den Computer untergebracht ist. Green IT scheint hier ein Fremdwort.
Christian Schweitzer: "Ich sage immer, das sieht aus wie auf der Titanic hier unten. Die ganzen Mischhähne. Wir haben hier Rohrdurchmesser von maximal 200 Millimeter, gigantisch groß, die im Prinzip das Cluster mit Kühlwasser versorgen. Wir haben zwei etwa 4000 Liter fassende Pufferspeicher. Gekühlt wird mit Wasser. Und vor dem Rechenzentrum sind in der Außenanlage die Kühlaggregate angebracht, von denen jeweils eine 450 Kilowatt Leistung hat."
Für eine Simulation, die in Wirklichkeit nur fünf Sekunden dauert, benötigt der Supercomputer mehr als zwei Wochen Rechenzeit, um alle Luftverwirbelungen und Auftriebskräfte anzeigen zu können. Mit älteren Computern, so Norbert Kroll vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, wären dafür Monate ins Land gegangen:
"Wir sind nun in der Lage, bis zu fünf bis 6000 Prozessoren an einem Problem rechnen zu lassen. Und das führt dazu, dass wir Konfigurationen und Strömungsprobleme untersuchen können, die aufgrund ihrer Komplexität bisher so nicht zu untersuchen waren."
Geräusche, die durch Strömung oder Turbinen entstehen, werden derzeit aber noch nicht simuliert. Deshalb ist es im VR-Raum still, wenn die Maschinen auf der großen Leinwand erscheinen. Drei mal vier Meter vermitteln ein Gefühl fast wie im Kino. Stühle fehlen allerdings, damit Stefan Görtz vor der Projektion hin und herlaufen kann, um die virtuellen Entwicklungen von allen Seiten zu erkunden.
"Wenn ich jetzt eine Brille aufsetze, die polarisiert ist - das mache ich jetzt mal - und ich kann von verschiedenen Seiten das Flugzeug mir ansehen."
CASE - der Superrechner in Braunschweig - zeigt alle Flugphasen in 3-D. Auf der Leinwand zumindest fliegen sie schon: Umweltfreundlich, Sprit sparend und leise - die Flugzeuge der Zukunft.