Die Geschichte der Luftfahrt geht weit zurück. Schon in der Antike haben sich Menschen mit der Theorie des Fliegens beschäftigt. Die ersten Schritte in die Lüfte gelangen allerdings erst den Gebrüdern Montgolfier mit ihrer Erfindung des Heißluftballons im 18. Jahrhundert. Bis zum Flugzeug dauerte es aber noch gut 100 Jahre.

Tüftler versuchten oft, durch vogelähnliche Modelle ein Flugzeug zu konstruieren – bis letzten Endes die Gebrüder Wright mit dem ersten motorbetriebenen Flugzeug den Grundstein für die moderne Luftfahrt gelegt haben. Ihnen gelang im Jahr 1903 der erste Flug mit einer solchen Flugmaschine.

Was hält ein Flugzeug in der Luft?

Wie können sich nun aber tonnenschwere Flugzeuge in der Luft halten? Die Antwort darauf ist der sogenannte Auftrieb oder auch Auftriebskraft. Stark vereinfacht erklärt, funktioniert das so: Der Auftrieb entsteht durch hohe Geschwindigkeiten und die Moleküle in der Luft. Die Luftmoleküle kann man sich beim Fliegen vorstellen wie das Wasser in der Schifffahrt. Auch wenn wir Luft nicht sehen können, sind darin schier unendlich viele Teilchen, die dafür sorgen, dass Flugzeuge in die Lüfte steigen.

Bei hohen Geschwindigkeiten strömt ganz viel Luft an den Flügeln vorbei. Sie sind, im Querschnitt betrachtet, leicht nach oben gewölbt, um den Auftrieb zu ermöglichen. Und das funktioniert so: Da diese Teilchen in der Luft aber immer gleichmäßig angeordnet sein wollen, fließt die Luft über dem Flügel langsamer als unter dem Flügel. Dadurch entsteht ein sogenannter Unterdruck. Dieser sorgt dafür, dass das Flugzeug nach oben gezogen wird. 

Ein Flugzeugflügel im Querschnitt: So strömt die Luft — Bild: Adobe Stock // thingamajiggs

Dieses Phänomen kannst du auch selbst erleben, wenn du zum Beispiel beim Autofahren deine Hand aus dem Fenster streckst. Bei hohem Tempo und je nach der Stellung deiner Hand kannst du dann deutlich spüren, wie es deine Hand nach oben oder unten drückt.

Eingespieltes Team: die Flügel und der Motor

Beide sorgen gemeinsam dafür, dass das Flugzeug auch tatsächlich fliegt. Der Motor sorgt nicht dafür, dass ein Flugzeug in der Luft bleibt, sondern für hohe Geschwindigkeiten. Erst dann können die Flügel genügend Auftrieb erzeugen, sodass der Flieger abhebt und in der Luft bleibt. Der Motor muss deshalb sehr viel Leistung besitzen, um das Flugzeug einerseits in der Luft zu halten und andererseits beim Start in kürzester Zeit auf ein sehr hohes Tempo zu beschleunigen.

Auftrieb statt Motor: So funktionieren Segelflieger

Wie kommt es nun aber, dass Segelflieger ganz ohne Motor auskommen? Segelflugzeuge beziehen ihre Energie zum Fliegen aus dem Auftrieb der Luft. Warme Luft dehnt sich aus und steigt deswegen auf. Diese aufsteigende Luft, auch Thermik genannt, nutzen Segelflieger, um aufzusteigen. Durch eine geneigte Bahn kommt der Flieger voran bzw. baut Geschwindigkeit auf. Er fliegt sozusagen “bergab”. Da der Flieger aber kontinuierlich von der warmen Luft nach oben getragen wird, kann er sehr lange in der Luft bleiben oder die ganze Zeit “bergab” fliegen.

Beitragsfoto: Adobe Stock // Jag_cz

Ein Auto besteht aus Tausenden von Einzelteilen, die alle während der Produktion zum vollständigen Auto zusammengesetzt werden. Das passiert jedoch nicht alles am gleichen Fleck – verschiedene sogenannte Baugruppen werden jeweils separat zusammengesetzt. So hat man zuerst mehrere größere Einzelteile, die dann zum vollständigen Auto werden. Vieles von dieser Arbeit wird von Robotern erledigt.

Eine Verbindung für immer

Eines dieser größeren Einzelteile ist die Karosserie. Das ist das “Gerüst” des Autos – Fachleute sagen auch “Aufbau”. Es verbindet alle Fahrzeugteile stabil miteinander. Die Einzelteile, aus denen eine Karosserie besteht, kommen aus dem Presswerk. Sie sind relativ schwer und müssen noch zur Karosserie zusammengeschweißt werden – das übernehmen Roboter.

In einem anderen Teil der Fertigungsstraße wird der Motor des Fahrzeugs zusammengesetzt – ebenfalls ein recht schweres Bauteil, das aus vielen Einzelteilen besteht.

Doch ein Motor alleine ist noch kein Auto – ebenso wenig wie eine Karosserie ohne Motor. Was muss passieren? Die beiden Teile müssen zusammenkommen! Und zwar dauerhaft – sie werden fest miteinander verschraubt und in der Regel nie wieder getrennt. Deswegen und weil der Moment so bedeutend ist, haben die Automobilbauer diesem Produktionsschritt einen besonderen Namen gegeben, nämlich Hochzeit.

Begriffe aus der Automobilindustrie für Kinder: Was ist eine Hochzeit? Genius, Genius Wissenscommunity, MINT Bildungsinitiative von Daimler
Die Motoren werden auf einer separaten Fertigungsstraße montiert // Bild: Daimler AG

Auf die Bedürfnisse der Mitarbeiter abgestimmt

Heute passiert das Verschrauben von Karosserie und Motor auf der Fertigungsstraße übrigens vollautomatisch. Arbeiter müssen nur eingreifen, wenn etwas nicht funktioniert. Früher musste jedoch alles noch von Hand gemacht werden. Das war ziemlich anstrengend – vor allem, weil die Arbeiter unter der Konstruktion standen und über ihren Köpfen die schwere Montagearbeit verrichten mussten. Dass einem da nach kurzer Zeit Nacken und Arme wehtun, kannst du dir bestimmt vorstellen.

Heute ist das anders: Wo in der Montage Menschen arbeiten, sind alle Geräte so entwickelt worden, dass keine unbequemen oder gar ungesunden Körperhaltungen notwendig sind. “Ergonomisch” nennen Fachleute das.

Emma und Nick als “Trauzeugen”

Dass es in der Automobilindustrie manchmal lustige Wörter gibt, ist auch unseren beiden Kinderreportern Emma und Nick aufgefallen. “Was bedeutet denn Hochzeit?”, fragte Nick beim letzten Besuch im Mercedes-Benz-Werk in Sindelfingen den Standortverantwortlichen Michael Bauer. Der konnte die Frage natürlich beantworten – hatte gleichzeitig jedoch eine viel tollere Idee: Er stellte Emma und Nick Ulrike Graze, Chefin der Montage, vor, die die beiden mit in die Produktionshalle nahm. Dort konnten sie die“Hochzeit” live miterleben. Schau dir hier ihr Video an:

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Alle Bilder: Daimler AG

Wie es sich anhört, wenn die Reifen über den Asphalt rollen, wenn ihr schnell über die Autobahn fahrt oder wenn du dich nicht angeschnallt hast – all das, was du während der Autofahrt hörst, gehört zur sogenannten Fahrzeugakustik. Doch was bedeutet das Wort „Akustik“ eigentlich?

Die Lehre vom Schall

Was ist Fahrzeugakustik?
Du kannst hören, weil Schallwellen dein Trommelfell zum Schwingen bringen; Bild: www.shutterstock.com / F8 studio

Die Akustik untersucht, wie Schall entsteht und sich ausbreitet, wie er beeinflusst wird und wie er erzeugt werden kann. Schall wird durch ein Geräusch oder einen Ton ausgelöst und besteht aus sogenannten akustischen Wellen oder Schwingungen. Sie heißen so, weil sie den Druck der Luft verringern und wieder erhöhen, sodass unsichtbare Wellen entstehen, die durch die Luft „schwingen“. Mit circa 340 Meter pro Sekunde können sich die Schallwellen durch die Luft ausbreiten und bis an dein Ohr gelangen, wo sie dein Trommelfell ebenfalls in Schwingungen versetzen. So kannst du ein Geräusch oder einen Ton hören. Die Schallwellen können außerdem unterschiedlich schnell schwingen: je schneller die Schwingung, desto höher nimmst du einen Ton war. Je stärker der Druck schwankt, desto lauter ist ein Geräusch. Die Lautstärke von Geräuschen wird mit der Einheit „Dezibel“ gemessen. Wenn du zum Beispiel flüsterst, sind das circa 30 Dezibel, wenn du normal sprichst, sind es ungefähr 55 Dezibel.

Ein Auto macht nicht nur „Brumm“

Was ist Fahrzeugakustik?
Eine Schwingung oder Vibration der Karosserie während der Autofahrt kann laut sein; Bild: Daimler AG

Im Gegensatz zur Akustik beschäftigt sich die Fahrzeugakustik nicht nur mit dem generellen Thema „Schall“. Sie analysiert, prüft und verbessert die Geräusche von Fahrzeugen. Im Stadtverkehr bei niedrigen Geschwindigkeiten ist zum Beispiel der Motor meist sehr laut, wenn man anfährt und beschleunigt. Auch das Abrollen der Reifen auf der Fahrbahn, die sogenannten „Reifen-Fahrbahn-Geräusche“, kann man hören. Auf der Autobahn bei sehr hohen Geschwindigkeiten ist die Luftumströmung, also die Aerodynamik, besonders laut. Theoretisch kann aber jedes Einzelteil am Auto Geräusche erzeugen. Besonders, wenn es sich während der Fahrt bewegt, schwingt oder vibriert. Du kannst dir das vorstellen wie nach einem Einkauf: Wie Glasflaschen oder Dosen in der Einkaufstasche, so können auch im Kofferraum Bauteile klappern, knarzen oder quietschen. Die Karosserie, der Fahrzeugrahmen des Autos, kann außerdem Antriebs-, Roll- und Windgeräusche weiterleiten und sie damit noch lauter und störender machen.

Lärm, Lärm und nochmal Lärm

So extrem wie hier dargestellt, hast du das aber bei der Autofahrt nicht wahrgenommen, oder? Das liegt daran, dass sich bereits beim Bau eures Autos Fahrzeugakustiker um diese sogenannten Störgeräusche kümmern und sie entfernen. Bei großen Autobauern wie der Daimler AG testen die Ingenieure die Einzelteile des Autos schon auf ihre Akustik, bevor sie zusammengebaut werden und das Auto fertig ist. Sie passen die Lautstärke des Antriebs und der Reifen den gesetzlichen Vorgaben an. Besonders an großen Straßen, wo viele Autos fahren, ist es manchmal sehr laut. Um Anwohner vor der Lautstärke zu schützen, sind von der Europäischen Union Grenzwerte für die Lautstärke von Autos in Dezibel festlegt. An diese Grenzwerte müssen sich alle Autobauer halten.

Was ist Fahrzeugakustik?
Viele Autos in Großstädten können eine Lärmbelastung sein

Geräusche für die Sicherheit

Doch nicht nur laute Geräusche müssen entfernt werden. Versuch mal Zuhause mit verschiedenen Gegenständen leise Geräusche zu machen. Du wirst merken: Auch hier kann manches sehr unangenehm und störend sein. Wenn Fahrzeugakustiker aber auch leise Geräusche entfernen – warum hört man dann bei der Autofahrt überhaupt noch etwas? Darauf gibt es eine ganz einfache Antwort: Weil es für Autofahrer und Fußgänger sicherer ist. Wenn du die Straße überqueren willst, achtest du meist nicht nur mit den Augen, sondern auch mit den Ohren darauf, ob ein Auto kommt. Müssten sich alle nur noch auf ihre Augen verlassen, gäbe es vermutlich viel mehr Unfälle. Doch auch für den Autofahrer sind akustische Signale wichtig. Einige werden deshalb von den Akustikern künstlich hergestellt oder verstärkt. Wenn der Autofahrer zum Beispiel das Gaspedal drückt, ist das Gasgeräusch für ihn die akustische Rückmeldung, dass das Pedal funktioniert und das Auto nun beschleunigt. Hat er vergessen, sich anzuschnallen, ist es wichtig, dass das Auto sich mit einem Geräusch meldet. Drückt der Autofahrer auf den Knopf auf seinem Schlüssel, sagt ihm ein schnappendes Geräusch, dass das Auto nun abgeschlossen ist.

Was ist Fahrzeugakustik?
Akustikingenieure testen die Geräusche der Fahrzeuge und können Bauteile so verbessern, Bild: Daimler AG

Testcenter mit drei Prüfständen

Die Akustikingenieure der Daimler AG testen die Fahrzeugakustik im Technologiezentrum für Akustik und Schwingungen in Sindelfingen. Erst vor kurzem wurde dieses Zentrum eröffnet. An drei Prüfständen mit Mikrofonen können Geräusche in verschiedenen Verkehrssituationen getestet werden.

Mit dem sogenannten Allrad-Außengeräusch-Prüfstand können die Akustikingenieure Außen- und Innengeräusche unabhängig vom Wetter prüfen. Der „Regengeräusch-Prüfstand“ testet, welche Geräusche zum Beispiel Dach und Scheiben bei unterschiedlich starkem Regen machen. Der „Akustik- und Schwingungskomfort-Prüfstand“ testet die Abrollgeräusche der Reifen und wie sich Straßenunebenheiten anhören. Sogar unterschiedliche Straßentypen können die Fahrzeugakustiker zum Test nachahmen: Kopfsteinpflaster in kleinen Städten hört sich zum Beispiel anders an, als der Asphalt auf großen Autobahnen.

Die Tests helfen letztlich bei der Entwicklung von Bauteilen: Zum Beispiel können die Autobauer Rückspiegel so gestalten, dass schnell vorbeiströmender Wind keine unangenehmen Geräusche macht.