Schub von morgen Forschung im Fokus: Energiewende in der Luftfahrt
Der wachsende Luftverkehr bringt die Menschen weltweit zusammen, belastet aber Umwelt und Klima. Neue Ideen sind daher gefragt, um Kerosinverbrauch, Lärm und Emissionen zu senken. Den Triebwerken kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. „Der Wirkungsgrad moderner Antriebe ist bereits sehr hoch. Es ist schwierig, aber nicht unmöglich, weitere Verbesserungen herauszuholen“, sagt Nils Budziszewski, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen der TU Braunschweig, der im Projekt „Energiewende in der Luftfahrt“ an der Auslegung und Integration innovativer Antriebssysteme forscht.
Nils Beck, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Strömungsmechanik. Bildnachweis: Jonas Vogel/TU Braunschweig
Potenzial steckt nach Überzeugung der Experten in dem Technologiekonzept Boundary Layer Ingestion (BLI), bei der ein Antrieb die Grenzschicht des Flugzeugrumpfes einsaugt und den Vortriebswirkungsgrad des Triebwerks verbessert. Diese zukunftsweisende Technologie sieht vor, dass die Triebwerke nicht mehr wie bisher am Flügel aufgehängt sind, sondern am Flugzeug neu positioniert und in die Flugzeugstruktur enger integriert werden – was zudem den Widerstand verringert. In der Luftfahrtforschung werden hierzu bereits unterschiedliche Konzepte diskutiert und Optionen geprüft.
„Wir grenzen uns von anderen Forschungsansätzen ab, indem wir die BLI-Technologie und die Integration des Triebwerks zusammen mit der Laminartechnologie untersuchen, also beide Konzepte miteinander verbinden“, sagt Nils Beck, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Strömungsmechanik der TU Braunschweig. Eine laminare, das heißt gleichmäßige Strömung verringert den Widerstand und reduziert damit Treibstoffverbrauch und Schadstoffemissionen. Beck und sein Team entwickeln in dem Projekt „Energiewende in der Luftfahrt“ ein Laminar Flow Control-System, das einen Teil der Strömung an Rumpf und Flügeln absaugt und so aerodynamische Instabilitäten dämpft. Diese Luft wird anschließend dem Triebwerk zugeführt bzw. von ihm angesaugt.
Nils Budziszewski, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen der TU Braunschweig. Bildnachweis: Jonas Vogel/TU Braunschweig
Die Verbindung beider Technologien und ihre technische Umsetzung sind allerdings „alles andere als trivial“, wie Budziszewski betont. „Das Triebwerk wird nicht mehr gleichmäßig angeströmt. Denn die vom Laminar Flow Control-System abgesaugte Luft, die dem Antrieb zugeführt wird, ist langsamer als die Luft, die das Triebwerk im Flug frei anströmt.“ Damit sich das nicht ungünstig auf die Leistung auswirkt, müssen neue Lösungen her. Dennoch überwiegen für die Wissenschaftler die Vorteile ihres innovativen Forschungsansatzes, der die Gesamteffizienz des Flugzeugs verbessern soll. Die Ergebnisse sollen dabei nicht in der Schublade landen, sondern ansatzorientiert sein – auch wenn zu Beginn der Überlegungen erst einmal „in jede Richtung gedacht werden darf“.
Text: Nicole Geffert
