China macht Stealth-Bomber mit neuer Technologie 60 Prozent schneller

Die B-2 Spirit ist ein beeindruckender Anblick. Sie ist 21 Meter lang, ist aber mit einer Flügelspannweite von 52,4 Metern mehr als doppelt so breit. Sie hebt mit einem Gewicht von bis zu 170 Tonnen ab.

Trotzdem hat der strategische Bomber einen Radarquerschnitt von unter 0,1 m². Zum Vergleich: Eine Boeing 737, die etwa 35 Meter Spannweite und je nach Ausführung ein Startgewicht von 90 Tonnen hat, hat einen Radarquerschnitt von etwa 11 m² - also das 110-fache.

Dass die USA schon in den 1980er-Jahren einen Bomber mit so guten Tarneigenschaften bauen konnten, liegt großteils am Design: Die B-2 ist ein Flying Wing (Nurflügler), mit möglichst wenig abstehenden Teilen. Allerdings ist die Spirit auf Unterschallgeschwindigkeit beschränkt, wegen einer typischen Schwäche von großen Nurflüglern. China will jetzt eine Lösung gefunden haben, wie solche Flying Wings höhere Geschwindigkeiten erreichen können.

Flatternde Flügel

Bei hohen Geschwindigkeiten kann bei Nurflüglern das Phänomen namens rigid-lastic coupled flutter entstehen. Im Deutschen wird es meist nur Flattern genannt, das ein Effekt der Aeroelastizität ist.

Flattern ist eine selbsterregte Schwingung, die bei hohen Geschwindigkeiten und insbesondere Überschallgeschwindigkeiten zunimmt. Da die Flügel bei der B-2 sehr lang und dünn sind, sind diese weit anfälliger für Flattern, als etwa bei einem Kampfjet. Hat das Flattern einmal begonnen und werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen, kann es sich selbst verstärken, bis das betroffene Bauteil bricht.

Um Flattern zu vermeiden, wird ein Grenzwert für die Geschwindigkeit des Flugzeugs festgelegt, der nicht überschritten werden sollte. Bei der B-2 sind das 1.010 km/h in 12.000 Meter Höhe (Mach 0,95 auf Seehöhe). Die übliche Reisegeschwindigkeit ist 900 km/h in 12.000 Meter Höhe.

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Software-Lösung

Forscher der Universität Nanjing und des Instituts für Technologie in Peking, wollen eine Lösung dafür gefunden haben. Laut einer Studie können sie die sichere Geschwindigkeit für Nurflügler um 62,5 Prozent erhöhen, was laut ihnen ein Weltrekord in diesem Bereich ist, berichtet scmp. Im Falle der B-2 könnte sie dann 1.600 km/h schnell fliegen, also 1,3-fache Schallgeschwindigkeit (Mach 1,3).

Um das zu ermöglichen, haben die Forscher ein aktives System zur Unterdrückung von Flattern entwickelt. Dieses soll keine zusätzlichen Teile benötigen und auf die bereits vorhandenen Sensoren der Flugzeuge zurückgreifen. Eine Echtzeitanalyse erkennt, wann Flattern bevorsteht. Durch kleine Lenkbewegungen des Flugzeugs wird der Luftfluss um die Flügel entsprechend verändert, was das Flattern stoppt, noch bevor es beginnen kann.

Um das möglich zu machen, haben die Forscher über 10 Jahre an dem System gearbeitet. Der Durchbruch gelang schließlich, als sie eine einfachere Methode gefunden haben, um den Beginn von Flattern zu berechnen. Damit entwickelten sie ein Modell, das auf 4 Faktoren reduziert ist. Im nächsten Schritt programmierten sie eine Software, die Aeroelastizität mit Flugdynamik verbindet und so berechnen kann, wie sich die Flügel und andere Bauteile des Flugzeugs bei hohen Geschwindigkeiten verhalten.

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System mit Drohne getestet

Um die Software zu testen, wurde es in eine Nurflügler-Drohne implementiert. Dabei wurde festgestellt, dass die Drohne mit dem neuen System um 62,5 Prozent schneller fliegen konnte, bevor das Flattern beginnt.

Allerdings wurde noch nicht mit Testflügen erprobt, ob das System auch nach dem Sprung von Unter- zu Überschallgeschwindigkeit effizient funktioniert. In einem Interview erwähnten die Forscher nur Unterschallgeschwindigkeit und nannten als Beispiel, dass eine Flying-Wing-Drohne, die vorher nur bis zu Mach 0,5 fliegen konnte, jetzt Mach 0,7 erreichen kann, ohne durch Flattern zerstört zu werden.

Stealth oder Speed

Sollte die Software auch für Überschallgeschwindigkeit geeignet sein, wäre das im Rüstungsbereich eine kleine Revolution. Bisher gab es 2 Ansätze, um die Überlebensfähigkeit von strategischen Bombern zu erhöhen: Stealth oder Speed. Während die B-2 Tarnkappenfähigkeiten nutzt, setzt Russlands Tu-160 auf Geschwindigkeit: Der strategische Bomber erreicht Mach 2,05 (2.220 km/h in 12.200 Meter Höhe).

Beides hat Vor- und Nachteile. Eine hohe Geschwindigkeit reduziert die Zeit, in der der Bomber entdeckt und abgefangen werden kann. Außerdem ist er schneller im Einsatzgebiet. Dafür kann er aber von Langstreckenradars und AWACS-Radarflugzeugen leicht aufgespürt werden, sobald er in deren Reichweite kommt.

Stealth reduziert diese Gefahr durch Radar entdeckt zu werden deutlich. Durch die längere Flugdauer zum Ziel steigt aber die Chance auf eine Zufallsentdeckung, etwa durch patrouillierende Kampfflugzeuge, Drohnen oder durch satellitenbasierte Überwachungssysteme. Ein Ausweichen oder gar flüchten nach der Entdeckung ist nur schwer möglich, da viele Kampfjets mehr als Mach 2 erreichen können.

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Chinas Antwort auf die B-2

Ein Stealth-Bomber, der Überschallgeschwindigkeit erreicht, könnte das Beste aus beiden Welten kombinieren. Auch Stealth-Drohnen im Flying-Wing-Design könnten damit schneller unterwegs sein. Für Chinas Luftwaffe ist das System insbesondere für die H-20 interessant. Dabei handelt es sich um einen Stealth-Bomber, im Stil der amerikanischen B-2. China hat zwar die Entwicklung der H-20 bestätigt, bisher gibt es aber nur inoffizielle Konzeptbilder.

Sollte die H-20 sicher Überschallgeschwindigkeit fliegen können, wäre das nicht nur ein technologischer Vorteil gegenüber dem US-Gegenstück, sondern auch ein kleiner moralischer Sieg über die US-Rüstungsindustrie. Denn bisher ging man davon aus, dass Flying-Wing-Bomber, wegen des Flatterns, nie sicher mit Überschallgeschwindigkeit fliegen können. Auch die B-21, die Nachfolgerin der B-2, wird voraussichtlich nur bis zu Mach 0,95 schnell fliegen.