Europäische Forscher arbeiten an grundlegenden Veränderungen, aber Testreihen dauern lang. Mit der Marktreife ist frühestens 2035 zu rechnen.
Ingenieure glauben, dass sie ein leistungfähigeres Flugzeug bauen können, indem sie einen neuartigen Luftverdichter an der Rückseite des Rumpfes anbringen. Spitzentechnologie, die nicht einfach zu realisieren ist.
Im Windkanal der Technischen Universität Delft arbeiten Aerodynamik-Experten mit Hilfe von Lasern an der Feinabstimmung ihres neuen Flugzeugkonzepts. Entwickelt wird es im Rahmen des EU-Projekts Centreline.
"Die Idee ist, ein Flugzeug mit drei statt zwei Triebwerken zu bauen", erkklärt Arvind Gangolo Rao, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der TU Delft. "Eines hinten und zwei an den Seiten. Die Triebwerke an den Flügeln liefern die elektrische Energie, die benötigt wird, um den Elektromotor und Verdichter hier hinten anzutreiben."
Spitzentechnologie mit neuartigem Luftverdichter
Kernpunkt des Centreline-Projekts ist die Art und Weise wie die am Rumpf entlangströmende Luft, durch den hinteren Verdichter verdichtet wird, um Schub zu erzeugen.
"Der Verdichter nimmt die um den Rumpf herumströmende Luft auf, verdichtet sie und erzeugt so mit weniger Kraftaufwand den erforderlichen Schub", beschreibt Programmkoordinator Arne Seitz, Bauhaus Luftfahrt, das Verfahren. "Das verbessert die Effizienz. Dadurch können wir die Treibhausgasemissionen reduzieren - das sind überwiegend CO2-Emissionen, aber auch Stickoxide."
Der gleiche Effekt wird bereits in Booten und U-Booten eingesetzt, aber die Experimente im Windkanal zeigen, dass der große Verdichter am Flugzeugheck den Rumpf eines modernen Passagierflugzeugs strömungsfähiger macht. Biagio della Corte, Doktorant an der TU Delft: _"Eine Sache, die wir bei dieser Art von Konfiguration gelernt haben, ist, dass es im Gegensatz zu herkömmlichen Flugzeugen eine starke Interaktion zwischen dem Antriebssystem und den aerodynamischen Oberflächen gibt. Diese Interaktion ist sehr wichtig und darf auch in der Entwicklungsphase nicht übersehen werden."
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An der University of Cambridge arbeiten Ingenieure an der Entwicklung des elektrischen Verdichters: Die Verdichterflügel müssen stark genug sein, um den Luftverwirbelungen standzuhalten. Der Forscher Alejandro Castillo Pardo erklärt:
_"Die Luft, die in die Turbine gelangt, ist nicht gleichförmig, sie hat unterschiedliche Geschwindigkeiten. In solchen Fällen neigt die Turbine zu Aussetzern. Deshalb müssen wir das Design unserer Verdichterflügel verbessern, um einen Ausfall zu vermeiden. Und abgesehen davon, soll das Design auch dazu dienen, den Treibstoffverbrauch des Flugzeugs zu reduzieren."
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Neuartiges Design hilft Kraftstoff sparen
Das Centreline-Team hat ein neues Design der Verdichter-Flügel entwickelt, das das Problem lösen könnte: "Hier haben wir die beiden Flügel. Das ist der konventionelle und hier der mit dem neuen Design. Das neue Blatt hat eine dreidimensionale Form, ist geschwungener, was uns hilft, den Luftverwirbelungen zu begegnen und die Leistung wiederherzustellen, die wir durch den langsameren Luftstrom verloren haben", so Alejandro Castillo Pardo.
Die Ingenieure gehen von Kraftstoffeinsparungen von 3 bis 6, sogar bis zu 11 Prozent aus - was besonders auf Langstreckenflügen die Emissionen reduzieren würde: "Unserer Meinung nach eignet sich die Anwendung für ein großes Flugzeug mit großer Reichweite. Wenn man zusätzliches Gewicht auf der Rückseite des Rumpfes installiert, will man den zusätzlichen Effizienzgewinn bei einem langen Flug nutzen. Beispielsweise, wenn man von London nach Tokio fliegt", so Arne Seitz.
Das erste Flugzeug mit einem elektrisch betriebenen dritten Verdichter am Heck soll Mitte der Dreißiger Jahre marktreif sein.