National Aeronautics and Space Administration 

N A S A A E R O N A U T I C S F O R S C H U N G A N B O R D 

B E I T R Ä G E Z U R V E R K E H R S L U F T FA H R T Ü B E R V I E L E J A H R Z E H N T E 

1 COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS - CFD 

– 1970er Jahre bis heute 

H v

2 ERFASSUNG VON WINDSCHERUNGEN 

– 1980er - 1990er Jahre 

H 

3 DIGITAL FLY-BY-WIRE H v

– 1960er - 1970er Jahre 

4 TURBO-AE CODE H v

– 1990er Jahre 

5 LUFTVERKEHRSMANAGEMENT 

•	 Center TRACON Automation System (CTAS)	–	1990er Jahre

•	 Traffic Management Advisor (TMA)	–	1990er Jahre

•	 Surface Management System (SMS)	–	2000er Jahre

•	 Future Air Traffic Management Concepts Evaluation Tool (FACET)	–	2000er Jahre

H 

6 BLITZSCHUTZNORMEN H v

– 1970er - 1980er Jahre 

7 NASA-STRUKTURANALYSE (NASTRAN) H v

– 1960er Jahre bis heute 

8 VERBUNDKONSTRUKTIONEN 

– 1970er Jahre bis heute 

H v

9 GLASCOCKPIT 

– 1970er - 1980er Jahre 

10 FLÄCHENREGEL H v

– 1950er Jahre 

11 BESCHÄDIGUNGSTOLERANTER TRIEBWERKSMANTEL 

– 2000er Jahre bis heute 

12 DÜSENTRIEBWERKBRENNKAMMERN 

– 1990er - 2000er Jahre 

H v

13 GEZACKTE SCHUBDÜSEN 

– 1990er - 2000er Jahre 

14 SUPERKRITISCHE TRAGFLÄCHE H v

– 1960er - 1970er Jahre 

15 VEREISUNGSERKENNUNG H 

– 1990er - 2000er Jahre 

16 WINGLETS 

– 1970er - 1980er Jahre 

H v

17 LANDEBAHNRILLEN H v

– 1960er - 1980er Jahre 

18 WINDKANÄLE H v

– 1930er Jahre bis heute 

H Gilt auch für Luftfahrzeuge der allgemeinen Luftfahrt

v Gilt auch für Militärflugzeuge

www.nasa.gov 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Computergestützte Strömungssimulation 

(Computational Fluid Dynamics - CFD) 

Anfang der 1970er Jahre begann die NASA mit der Entwicklung 

ausgeklügelter Computercodes, die Strömungen genau vorhersagen 

konnten, z. B. den Luftstrom über dem Tragflügel eines Flugzeugs oder den 

Treibstoffstrom durch das Haupttriebwerk eines Space Shuttle. 

Diese Ideen und Codes wurden zur computergestützten 

Strömungssimulation (CFD) weiterentwickelt, die heute ein unersetzliches 

Tool für die Untersuchung von Strömungen und für die Entwicklung neuer 

Luftfahrzeuge ist. CFD senkt Zeitaufwand und Kosten für die Entwicklung 

und Erprobung fast jedes Luftfahrzeugtyps beträchtlich. 

2. Erfassung von Windscherungen 

Während der 1980er und 1990er Jahre leitete die NASA ein umfassendes 

Forschungsprogramm zur Bestimmung der Charakteristiken gefährlicher 

Windscherungen und überprüfte Technologien zur Vorhersage der Stärke 

während des Flugs vorhersagen können. Heutzutage sind Luftfahrzeuge mit 

vorausschauenden Sensoren ausgestattet, die Piloten vor Gefahren durch 

Windscherungen warnen. 

3. Digital Fly-by-Wire 

In den 1960er und 1970er Jahren unterstützte die NASA die Entwicklung des 

digitalen Fly-by-wire-Systems und dessen Erprobung durch Flugversuche. 

Dieses System ersetzte schwerere und unzuverlässigere Hydrauliksysteme 

durch einen Computer und elektrische Leitungen für die Übertragung von 

Signalen vom Piloten zu den Steuerflächen eines Luftfahrzeugs. Fly-by-wire 

wird heute in neuen Verkehrs- und Militärflugzeugen und im Space Shuttle 

verwendet. 

4. TURBO-AE Code 

In den 1990er Jahren entwickelte die NASA einen Computercode, der 

zweidimensionale Simulationen potenzieller aeroelastischer (AE) Probleme 

erzeugte, die in Triebwerkschaufeln auftreten können. Flattern und 

Materialermüdung, die letztendlich zur Blockierung oder zum Ausfall von 

Triebwerkschaufeln führen, sind Beispiele für solche Probleme. 

Mit Turbo-AE können Ingenieure dünnere, leichtere und schneller 

rotierende Schaufeln für die heutigen Düsentriebwerke, die für mehr 

Leistung, geringere Emissionen und Schallpegel konzipiert sind, effizienter 

konstruieren. 

5. Luftverkehrsmanagement 

Seit Jahrzehnten entwickelt die NASA eine Reihe von Simulationstools für 

das Luftverkehrsmanagement, z. B.: 

Center TRACON Automation System (CTAS) – 1990er Jahre 

CTAS ist eine von der NASA entwickelte Suite von Softwaretools, die neue 

Informationen für Flugleiter erzeugt. 

Traffic Management Advisor (TMA) – 1990er Jahre 

TMA-Software sagt ankommenden Flugverkehr voraus und hilft so den 

Flugleitern bei der Planung sicherer Landungen in Hauptbelastungszeiten. 

Surface Management System (SMS) – 2000er Jahre 

SMS-Software versorgt Flugleiter mit Daten über gelandete bzw. am Gate 

ankommende Flugzeuge. 

Future Air Traffic Management Concepts Evaluation Tool (FACET) – 

2000er Jahre 

FACET bildet tausende Flugbahnen ab, um den Luftverkehr über den USA 

zu optimieren. 

6. Blitzschutznormen 

In den 1970er und 1980er Jahren führte die NASA umfassende Forschungen 

und Flugversuche durch, um Zustände, die Blitzschläge verursachen, sowie 

die Auswirkungen von Blitzschlägen während des Fluges auf Flugzeuge zu 

bestimmen. Die Wissensbasis der NASA wurde für die Verbesserung der 

Blitzschutznormen für elektrische und Avioniksysteme in Luftfahrzeugen 

verwendet. 

7. NASA-Strukturanalyse (NASTRAN) 

Während der 1960er Jahre arbeitete die NASA mit der Industrie zusammen, 

um ein gemeinsames generisches Softwareprogramm zu entwickeln, mit 

dem Ingenieure unterschiedliche Luft- und Raumfahrtstrukturen, u. a. jede 

Art Luft- und Raumfahrzeug, modellieren und analysieren können. Heute 

ist NASTRAN ein branchenübliches Instrument für die computergestützte 

Konstruktion aller Arten von Luftfahrzeugen. 

8. Verbundkonstruktionen 

In den 1970er Jahren führte die NASA erstmals gemeinsam mit der 

Industrie Forschungsarbeiten zur Entwicklung hochfester, nichtmetallischer 

Werkstoffe durch, die schwerere Metalle in Luftfahrzeugen ersetzen könnten. 

Verbundwerkstoffe, die nach und nach als Ersatz für Metalle an Teilen von 

Flugzeugleitwerken, Tragflügeln, Triebwerken, Triebwerksverkleidungen 

und am Rumpf verwendet werden, senken das Gesamtgewicht eines 

Luftfahrzeugs und verbessern dessen Wirtschaftlichkeit. 

9. Glascockpit 

In den 1970er und 1980er Jahren entwickelte und erprobte die NASA 

das Konzept einer modernen Cockpit-Konfiguration, bei der analoge 

Skalen- und Zeigerinstrumente durch flache Digitalanzeigen ersetzt 

wurden. Digitalanzeigen stellten Informationen besser dar und boten der 

Flugbesatzung ein ganzheitlicheres und leicht verständliches Bild der 

Fahrzeugsituation. 

Glascockpits werden in Verkehrs-, Militär- und allgemeinen Luftfahrzeugen 

und in den Space Shuttles der NASA eingesetzt. 

10. Flächenregel 

In den 1950er Jahren entdeckte der NASA-Wissenschaftler Richard 

Whitcomb mehrere fundamentale Lösungen für wichtige aerodynamische 

Herausforderungen. Eine der revolutionärsten war die Flächenregel, ein 

Konzept, das Flugzeugkonstrukteuren half, das Abreißen der Luftströmung 

und den resultierenden Luftwiderstand zu vermeiden, der durch das 

Anbringen der Tragflügel am Rumpf verursacht wird. 

Durch die Anwendung der Flächenregel sind Flugzeugkonstrukteure 

seit Jahrzehnten in der Lage, den Flug von Luftfahrzeugen bei hohen 

Geschwindigkeiten wirtschaftlicher zu gestalten. 

11. Beschädigungstoleranter Triebwerksmantel 

In den 2000er Jahren begann die NASA mit der einführenden Forschung 

zur Entwicklung eines kosteneffektiven Mantels für Mantelstromtriebwerke, 

der leichter ist, aber dennoch vor dem möglichen Ausfall von Schaufeln im 

Triebwerk schützt. 

Die Lösung war ein Triebwerkgehäuse aus geflochtenem Verbundmaterial, 

mit dem das Gesamtgewicht des Triebwerks gesenkt und die Sicherheit 

sowie die bauliche Widerstandsfähigkeit des Flugzeugs erhöht werden kann. 

12. Düsentriebwerkbrennkammern 

In den 1990er und 2000er Jahren verbesserte die NASA die Technologie im 

Zusammenhang mit der Düsentreibstoffverbrennung, um eine sauberere 

Verbrennung des Treibstoffs in den Triebwerken zu erreichen. Durch bessere 

Verbrennung kann die Luftverschmutzung durch Flugzeugtriebwerke gesenkt 

werden, was diese umweltfreundlicher macht. 

13. Gezackte Schubdüsen 

In den 1990er und frühen 2000er Jahren sorgten NASAComputersimulationen für die neuesten Verbesserungen bei der Gestaltung 

von Chevrons - asymmetrische Zahnsparren, die an Schubdüsen und Zellen 

für die Verminderung des Schallpegels verwendet werden können. 

Versuche am Boden und in der Luft durch die NASA und ihre Partner 

zeigten, dass die neue Chevron-Konstruktion die Schallpegel im 

Passagierraum und am Boden senkt. Chevrons werden bei vielen modernen 

Luftfahrzeugen eingesetzt, u. a. bei der neuen Boeing 787. 

14. Superkritische Tragfläche 

In den 1960er und 1970er Jahren leitete der NASA-Wissenschaftler Richard 

Whitcomb ein Forschungsteam zur Entwicklung und Erprobung einer Reihe 

einzigartiger Geometrien von Tragflächen oder Tragflügelprofilen, die bei 

Unterschall-Luftfahrzeugen für die Verbesserung des Auftriebs und die 

Senkung des Luftwiderstands verwendet werden konnten. 

Die resultierende Geometrie der superkritischen Tragfläche verbesert die 

Wirtschaftlichkeit eines Flugzeugs erheblich, wenn sie in den Tragflügel 

integriert wird. 

15. Vereisungserkennung 

In den 1990er und frühen 2000er Jahren wurde die NASA durch die 

FAA aufgefordert, die Charakteristiken eines gefährlichen und wenig 

verstandenen Vereisungsphänomens zu bestimmen, das unter dem Begriff 

Supercooled Large Droplets (SLD) bekannt ist. 

Die Ergebnisse aus den Flugversuchen und Forschungen durch die NASA 

wurden in einer großen Datenbank zusammengefasst, um Wettermodelle 

und Instrumente für die SLD-Erkennung zu verbessern. 

16. Winglets 

In den 1970er und 1980er Jahren führten NASA-Untersuchungen zur 

Entwicklung vertikaler Verlängerungen, die an den Tragflügelenden 

angebracht werden können, um den aerodynamischen Luftwiderstand 

zu senken, ohne die Flügelspannweite vergrößern zu müssen. Winglets 

helfen bei der Erhöhung der Reichweite eines Flugzeugs und senken den 

Treibstoffverbrauch. 

Zuerst wurden die Winglets in der allgemeinen Luftfahrt und bei Businessjets 

eingesetzt. Mitte der 1980er Jahre produzierte Boeing das Verkehrsflugzeug 

747-400, das Winglets zur Erhöhung seiner Reichweite benutzte. 

17. Landebahnrillen 

In den 1960er Jahren erdachte und entwickelte die NASA einen Prozess 

zur Einbringung von Querrillen in die Landebahn, um stehendes Wasser 

abzuleiten. In den 1980er Jahren führte die NASA mehr als eintausend Tests 

mit Flugzeugen und Bodenfahrzeugen durch, die bewiesen, dass gerillte 

Landebahnbeläge wesentlich bessere Reibungseigenschaften aufweisen. 

Gerillte Landebahnen helfen seither bei der sicheren Landung von 

Flugzeugen auf Belägen, die durch Regen, Schnee oder Eis glatt geworden 

sind. Der Rillprozess der NASA wurde für den Bau von Landebahnen auf 

Militärbasen, US-Autobahnen und sogar Swimmingpooldecks, Spielplätzen 

und Raffineriebühnen übernommen. 

18. Windkanäle 

Schon seit den 1930er Jahren spielten Windkanäle, die vom Vorgänger der 

NASA, dem National Advisory Committee on Aeronautics (NACA) erbaut und 

betrieben wurden, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Verbesserung 

von Luftfahrzeugen. 

Über die Jahrzehnte wurde die erweiterte NASA-Windkanalbasis für 

wertvolle grundlegende Erprobungen auf den Gebieten Stabilität und 

Kontrolle, Vereisung während des Fluges, Vermeidung von Blockierungen, 

Antriebssysteme, Entwicklung von Flugzeugzellen, Flattervermeidung und 

Schallpegelsenkung verwendet. 

www.aeronautics.nasa.gov 

NL-2008-10-008-HQ