Des Triebwerks neuer Kern
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
2/2010
Des Triebwerks
neuer Kern
Kunden + Partner Technik + Wissenschaft Produkte + Services
MTU Aero Engines Holding AG
Dachauer Straße 665
80995 München • Deutschland Der Tausendsassa- K3 – Adaptives
Tel. +49 89 1489-0
Fax +49 89 1489-5500
info@mtu.de
Transporter Coole Beschichtung Laserschweißen
www.mtu.de
Inhalt Editorial
Titelthema Liebe Leserinnen, liebe Leser,
Des Triebwerks neuer Kern 4–9
Interview mit Airbus: 10 – 11 Produkte und Leistungen der MTU gehören Eines der wichtigsten Projekte ist das euro-
Technologien zur richtigen Zeit in der Triebwerksindustrie zum Besten, was päische Technologieprogramm New Aero En-
es gibt. Aushängeschilder sind Niederdruck- gine Core Concepts (NEWAC), dessen Lei-
turbinen, Hochdruckverdichter, Reparatur- tung die MTU inne hat. Nach vierjähriger
Kunden + Partner Des Triebwerks neuer Kern und Herstellverfahren. Sie machen uns in der intensiver Forschungsarbeit wurden jetzt Er-
Der neue Kanzler-Jet 12 – 15 Branche zu einem unverzichtbaren Partner. gebnisse präsentiert. Die entwickelten Kern-
Der Tausendsassa-Transporter 16 – 19 Im Rahmen des Technologieprogramms NEWAC haben 40 Partner vier Jahre lang Dieser Erfolg ist das Ergebnis jahrzehntelan- triebwerkskonzepte können sich sehen las-
an Verbesserungen des Kerntriebwerks gearbeitet. Mit Erfolg: Der CO2-Ausstoß ger intensiver Forschung, die im eigenen Haus sen, denn sie vereinen nicht nur technische
konnte um sechs Prozent und die NOX-Emissionen um 16 Prozent gesenkt werden. stattfindet, aber auch im Verbund mit Part- Innovationen eindrucksvoll mit Umwelt-
Technik + Wissenschaft Die Leitung hatte die MTU. Seite 4 nern aus Industrie und Wissenschaft. Damit freundlichkeit, sondern sind auch ein Beweis
Algen im Tank 20 – 25 das auch so bleibt, investieren wir weiterhin für den Erfolg gemeinsamer Forschungs-
K3 – Coole Beschichtung 26 – 29 Der Tausendsassa-Transporter in diesen Bereich. Im Jahr 2010 sind es mit arbeit. Solche von der Europäischen Kom-
230 Millionen Euro rund10 Millionen mehr als mission geförderten Programme sind für alle
Die C-17 Globemaster III kommt bei großen im Jahr zuvor, denn nur durch Innovationen Branchenakteure in Europa wichtig, da sie
Produkte + Services humanitären Hilfsaktionen in Katastrophen- können wir unsere technologische Vorreiter- eine Plattform bilden, um weitreichende tech-
Adaptives Laserschweißen 30 – 33 gebieten zum Einsatz. Seine Power erhält das rolle behaupten. Wir wollen damit nicht nur nologische Impulse zu setzen.
Finaler Feinschliff 34 – 37 Transportflugzeug von F117-Triebwerken, die unsere Wettbewerbsfähigkeit dauerhaft si-
MAX1 – Vorstoß in neue Dimensionen 38 – 39 von Pratt & Whitney und der MTU seit 1993 chern, sondern auch einen Beitrag zum sau- Das alles zeigt: Die MTU Aero Engines inves-
gefertigt werden. Seite 16 bereren Luftverkehr von morgen leisten. tiert kontinuierlich in wichtige Produkte und
Leistungen rund um das Triebwerk. Damit för-
Reportage K3 – Coole Beschichtung Mit dem dreistufigen Technologieprogramm dern wir Innovation und stellen sicher, dass
Keep it clean 40 – 43 Claire ist es der MTU gelungen, das Antriebs- wir auch langfristig ein geschätzter und zuver-
Um Triebwerksschaufeln oder konzept der Zukunft entscheidend mitzuge- lässiger Partner in der Triebwerksindustrie
Gehäuseteile vor Korrosion und stalten; Dreh- und Angelpunkt ist der Getriebe- bleiben.
In Kürze 44 – 47 Verschleiß zu schützen oder fan (GTF), der zusammen mit Pratt & Whitney
Impressum 47 Schäden zu reparieren, wird das realisiert wird und sich durch eine schnelllau- Ihr
bei der MTU neu eingeführte ki- fende Niederdruckturbine auszeichnet. Neben
netische Kaltgasspritzen einge- den Schwerpunkten Niederdruckturbine und
setzt. Es eröffnet ganz neue Hochdruckverdichter richten sich unsere
Möglichkeiten. Seite 26 technologischen Anstrengungen aber auch
auf die Weiterentwicklung des Gesamtsys-
Adaptives Laserschweißen tems Triebwerk wie zum Beispiel zukunfts- Dr. Rainer Martens
weisende revolutionäre Kreisprozesse mit Vorstand Technik
Vollautomatisch und effizient: Die MTU hat ein neues Maschinenkonzept deutlich verbesserten thermischen Wirkungs-
entwickelt, das die zu bearbeitenden Komponenten exakt vermisst und die graden. Gearbeitet wird dabei auf regionaler,
Schadstellen anschließend per Laserauftragschweißen repariert. Seite 30 nationaler und europäischer Ebene gemein-
sam mit anderen Unternehmen, Universitäten
und Forschungseinrichtungen.
2 3
Aktiver Verdichter auf dem Rig 260 bei der MTU.
Des Triebwerks „Radikal neue Ideen“ fordert das „Advisory
Council for Aeronautics Research in Europe“
(ACARE) von der Luftfahrtbranche im Hinblick
auf die Umweltverträglichkeit kommender
drastischen Verbrauchs- und Schadstoffre-
duktionen gegenüber heutigen Triebwerken
führen.
Das größte Potenzial in der Treibstoffeinspa-
rung – und damit bei der Reduktion der CO2-
Emissionen – verspricht der kombinierte Ein-
satz von Wärmetauschern (Rekuperatoren)
neuer Kern Flugzeuggenerationen. In Zahlen liest sich das
so: Bis 2020 sollen sich Treibstoffverbrauch,
CO2-Emissionen und Lärm im Vergleich zum
Jahr 2000 halbieren; der Stickoxidausstoß
muss um 80 Prozent gedrückt werden. Be-
Wie erfolgreich die Hersteller sind, wurde bei
der Präsentation des im sechsten For-
schungsrahmenprogramm der EU geförder-
ten und über fünf Jahre laufenden Projektes
NEWAC deutlich: Unter der Leitung der MTU
und Zwischenkühlern im Triebwerk. „Die
Wärmetauscherelemente nutzen dabei die
Restwärme des Abgasstrahls, um die Luft,
die in die Brennkammer eintritt, vorzuhei-
zen“, sagt Stefan Donnerhack, Technologie-
Denis Dilba züglich Lärm und Stickoxidemissionen sollen Aero Engines haben 40 Partner daran gear- experte bei der MTU Aero Engines in
künftige Triebwerke den Löwenanteil leisten beitet, durch Verbesserungen des Kerntrieb- München und Leiter des NEWAC-Schwer-
D ie Ergebnisse der vierjährigen Forschungsarbeiten im Rahmen des Technologieprogramms NEWAC (New
Aero Engine Core Concepts) zeigen einmal mehr, wie erfolgreich Kooperationen zwischen Industrie und
und zur Verbesserung des Treibstoffver-
brauchs etwa 20 Prozent beitragen. Für die
werks den CO2-Ausstoß um sechs Prozent
und die NOX-Emissionen um 16 Prozent zu
punkts „Intercooled Recuperative Aero-
Engine“, kurz IRA. Auf diese Weise kann mit
Forschung auf europäischer Ebene sind: Mit aktiven Systemen, Wärmemanagement und fortschrittlichen Triebwerkshersteller kommen die Forderun- senken. Umgesetzt – und teilweise bereits er- weniger Treibstoff die gleiche Turbinenein-
Brennkammern vereinen die neu entwickelten Kerntriebwerks-Konzepte auf eindrucksvolle Weise technische gen nicht überraschend: Seit Jahren arbeiten folgreich getestet – wurden in fünf NEWAC- trittstemperatur wie bei einem konventionel-
Innovationen und Umweltfreundlichkeit. sie in Forschungsprogrammen wie EEFAE, Bereichen: vier Kerntriebwerkskonzepte und len Triebwerk erreicht werden.
VITAL und DREAM mit Hochdruck an techno- ein Unterprogramm zur Untersuchung mage-
logischen Lösungen, die zu den geforderten rer Verbrennungsprozesse.
4 Titelthema 5
NEWAC-Partner Turbomeca, ein französischer
Hersteller von Flugzeug- und Helikopteran-
trieben und Spezialist für Radialverdichter,
gelang es, den neuen Verdichter bei rund
einem Prozent gesteigerter Effizienz um
mehr als zehn Prozent leichter zu machen.
Zusammen mit der verbesserten Durchströ-
mung der Rekuperator-Einheiten sei er zuver-
sichtlich, so Donnerhack, dass sie den IRA-
Treibstoffverbrauch zusätzlich zu den bereits
in „Clean” erreichten 16 Prozent nochmals
um zwei Prozentpunkte drücken können.
Darüber hinaus werde das gesamte IRA-
Antriebssystem um rund ein Prozent leichter.
In den kommenden Monaten folgen abschlie-
Erprobung von Grenzschichtabsaugung an Schaufel- Auf dem Prüfstand von Sulzer wurden Anstreifbeläge Verdichter-Rig von Snecma. ßende Rig-Tests.
profilen bei der EPFL (École Polytechnique Fédérale erprobt.
de Lausanne).
Ein Zwischenkühler, der in abgewandelter
Schon die Vorarbeiten im Projekt „Clean“ die Entwicklung eines neuen Radialverdich- der Radialverdichter die Luft – seinem Weise auch in IRA eingesetzt werden könnte,
hätten gezeigt, dass man mit dem ausge- ters konzentriert.“ Letzterer mache bei der Namen entsprechend – radial nach außen. wurde von Rolls-Royce-Wissenschaftler Nick
wählten Konzept eines Lanzetten-Wärme- IRA-Konfiguration aus zwei Gründen Sinn, so Dorthin müsse sie sowieso geführt werden, Baker in dem von ihm geleiteten NEWAC-
tauschers auf dem richtigen Weg sei. der MTU-Experte. Zum einen ist sein Einsatz um an der Brennkammer vorbei zu den Forschungsschwerpunkt „Intercooled Core“
Donnerhack: „Bei den Arbeiten an IRA haben für das vergleichsweise niedrige Gesamt- Rekuperatoren zu gelangen. (IC) entwickelt. „Das Intercooled Core-Kon-
wir uns auf die optimale Anordnung der druckverhältnis von 20:1 bis 25:1 des IRA- zept hat den Charme, nicht ganz so komplex
Wärmetauschermodule im Abgasstrahl und Kreisprozesses geeignet, zum anderen leitet zu sein wie IRA“, sagt Baker. Gleichwohl ist
die Entwicklung des ICs hochanspruchsvoll:
Der Zwischenkühler muss ultrakompakt ge-
baut und dazu noch möglichst leicht sein.
Baker und seine NEWAC-Partner haben da-
her mit einem Rapid Prototyping-Verfahren
einen Zwischenkühler aus Titan hergestellt.
Seine Wellblech-Struktur habe in ersten
Versuchen bereits eine gute Performance
gezeigt, sagt Baker. Er soll in seinen Abmes-
sungen nun noch kleiner werden.
Weitere Arbeiten in Bakers Projekt erfolgten
an dem Design der Strömungskanäle, die die
Luft zunächst zu den Zwischenkühlermodu-
len und dann wieder zum Hochdruckverdich-
ter führen. Eine Herausforderung sei es
gewesen, hier die Druckverluste möglichst
gering zu halten. Darüber hinaus müssen für Aufbau zur Erprobung der aktiven Spaltkontrolle.
die Integration des Zwischenkühlers auch die
Verdichter optimiert und das Triebwerksge- Serientriebwerken rechnen. „Für uns Trieb-
häuse steifer ausgelegt werden. Ganz er- werksbauer ist das bereits übermorgen“,
reicht sei das Ziel von insgesamt vier Prozent erklärt Wolfgang Sturm, MTU-Experte und
weniger Treibstoffverbrauch im Vergleich zu Leiter des Schwerpunktes „Active Core“, die
konventionellen Triebwerken zwar noch Dringlichkeit der Forschungsarbeiten. Sein
nicht, aber, so Baker: „NEWAC ist bereits jetzt aktives Kerntriebwerk verfüge unter anderem
das erfolgreichste EU-Projekt, an dem ich über einen intelligenten Verdichter, der sich
bisher mitgearbeitet habe.“ In einem Jahr dem jeweiligen Flugzustand anpasst. Um die-
werde man so weit sein, versichert der Rolls- ses ingenieurstechnische Kunststück hinzu-
Royce-Mann. bekommen, hat Sturms Team eine aktive
Spaltkontrolle erarbeitet. Sensoren erfassen
„Und auch nach NEWAC werden wir an den dabei kontinuierlich das Spaltmaß und pas-
neuen Technologien aktiv weiterarbeiten“, so sen das Gehäuse über Aktuatoren so an, dass
Baker. Ab frühestens 2020 könne man dann der Verdichter stets mit optimaler Leistung
Prototypen des Zwischengehäuses für ein Triebwerk mit Zwischenkühler. mit den ersten Technologien aus NEWAC in Fortschrittlicher Verdichterrotor. arbeitet.
6 Titelthema 7
der Turbine zu groß, verkürzt sich deren Hanna Reiss vom französischen Triebwerks-
Lebensdauer rapide. Sturm und seine hersteller Snecma, Leiterin des Schwer-
NEWAC-Kollegen mussten eine aktive Steue- punktes „Flow Controled Core“ (FCC), hat
rung der Kühllufttemperatur entwerfen. ebenfalls durchweg Positives von der Arbeits-
atmosphäre in NEWAC zu berichten. Ihr
Auf diese Weise konnte der Kraftstoffver- Projektteam hat vier unterschiedliche Ansät-
brauch um 1,5 Prozent gesenkt und der Wir- ze weiterentwickelt und getestet, um die
kungsgrad der besser gekühlten Hochdruck- Effizienz des Hochdruckverdichters zu ver-
turbine um ein halbes Prozent erhöht werden. bessern. Damit die neuen Triebwerke ihr vol-
Insgesamt benötige das aktive Kerntriebwerk les Potenzial ausreizen können, benötigten
rund ein Fünftel weniger Kühlluft als bisher. sie ein verbessertes Verdichter-Design für
Die Technologien des intelligenten Hoch- hohe Druckverhältnisse, so Reiss. Der FCC-
druckverdichters verbesserten seinen Wir- Ansatz ist die lokale Kontrolle der Strömung
kungsgrad um zwei Prozent. „Unsere Rig- im Hochdruckverdichter. Das erfordert eine
Tests sind gerade erst abgeschlossen und 3D-CFD-(Computational Fluid Dynamics)
müssen noch detailliert bewertet werden“, Optimierung des gesamten Verdichters unter
Zwei Mitarbeiter der MTU instrumentieren den Versuchsverdichter. sagt der MTU-Mann, „klar ist aber jetzt schon, Einschluss der neuen „Flow Control“-Techno- Aufbau des Ringbrennkammer-Rigs für Niederdruckversuche bei Avio.
dass die Technologien großes Potenzial für logien.
Zusätzlich wurde ein sogenanntes Tip-Injec- diese kälter als bisher, benötigt man für die die Zukunft bieten.“ Man werde die Entwick- hindern, dass sich vermehrt Stickoxide bil- Bei den nächsten Schritten geht es um die
tion-System entwickelt. Sturm: „Hier blasen üblichen Kühlaufgaben im Triebwerk, etwa an lung in diesem Bereich deshalb weiterverfol- Im Speziellen beschäftigte man sich mit der den.“ Optimierung des Gewichts und die Verringe-
wir von außen zusätzlich Luft in die vorderen den Turbinenschaufeln, deutlich weniger Luft. gen – sehr gerne in einem ähnlich gearteten Absaugung von Luft im Hochdruckverdichter rung der Systemkomplexität. Näher unter-
Verdichterstufen ein.“ Auf diese Weise könne „Das hebt den Wirkungsgrad eines Triebwer- Folgeprojekt, so Sturm, denn zum Erfolg bei- und dem Ziel, Leistungsverluste durch Strö- Da aber die Magerverbrennungs-Technologie sucht werden müsse auch das Zusammen-
man das „Stabilitätsloch“ bei Teillast verhin- kes“, erläutert Sturm. Geschenkt bekommt getragen habe vor allem auch die konstrukti- mungsablösung zu verringern. Das könne ent- nur sehr begrenzt auf verschiedene Trieb- spiel zwischen den neuen Brennkammern und
dern. Drittes großes Thema des aktiven Kern- man auch hier nichts: Wird die Temperatur- ve Zusammenarbeit mit den Partnern. weder von außen über das Gehäuse gesche- werksgrößen und Gesamtdruckverhältnisse den ihnen am nächsten liegenden Kompo-
triebwerks ist die Kühlung der Kühlluft. Ist differenz zwischen Kühlluft und Heißgas in hen, sagt Reiss, oder direkt durch filigrane übertragen werden kann, hat Colantuonis nenten, dem Hochdruckverdichter und der
Absaugkanäle in den Schaufeln über die Team parallel drei verschiedene Konzepte Hochdruckturbine. Colantuoni: „Mit den
Schaufelprofile. Ersteres ist laut Reiss in NEWAC-Entwicklungen sind wir den ACARE-
NEWAC in einem neuen und komplett aufge- Zielen einen großen Schritt nähergekom-
bauten Hochdruckverdichter erfolgreich ge- men.“ „Besonders erfreulich ist die große
testet worden; bei letzterem zeigen Vorversu- Palette an innovativen Technologien, die wir
che, dass das Konzept sehr vielversprechend im Rahmen von NEWAC entwickelt haben.
sei. Ebenfalls getestet wurden optmierte und Damit ermöglichen wir sowohl kurzfristige
langlebigere Einlaufbeläge im Hochdruckver- Verbesserungen als auch langfristig große
dichtergehäuse. Schritte in Richtung eines öko-effizienten
Fliegens“, freut sich Jörg Sieber, MTU-
Mit ihren Maßnahmen konnte das Team um Technologe und Chief Engineer des NEWAC-
die Französin die Effizienz des Hochdruck- Technologieprogramms.
verdichters um 1,9 Prozent und die Pump-
grenze um 7,5 Prozent anheben. „Wir sind „Unsere Ziele haben wir erreicht“, resümiert
mit den Ergebnissen sehr zufrieden, müssen auch Stephan Servaty, Leiter des NEWAC-
uns aber noch weiter anstrengen, die Sys- Technologieprogramms, der bei der MTU die
teme einfacher und leichter zu konstruieren“, EU-Programme koordiniert. Die von der EU
sagt die Snecma-Managerin. Auch über und den beteiligten Partnern investierten
NEWAC hinaus werde weiter an der Thematik Mittel seien in zweifacher Hinsicht gut ange-
gearbeitet. Zünden der Flamme in der Brennkammer. legt. Servaty: „Sie sorgen nicht nur für eine
sauberere Umwelt, sondern helfen dabei,
Hauptverantworlich dafür, dass NEWAC das verfolgt: Lean Direct Injection (LDI), Lean Europas Triebwerksbranche weltweit wettbe-
gesetzte Ziel der 16-prozentigen Minderung Premixed Prevaporized (LPP) und Partially werbsfähig zu halten.“
der Stickoxid-Emissionen erreicht, ist Salva- Evaporated and Rapid Mixing (PERM). „LPP
tore Colantuoni vom italienischen Trieb- ist vorteilhaft für die vergleichsweise niedri-
werksbauer Avio und Leiter der Forschungs- gen Gesamtdruckverhältnisse von IRA“, er-
arbeiten im Bereich der Brennkammer. Die klärt der Brennkammer-Forscher. PERM eig-
unter seiner Regie entwickelten neuen Brenn- net sich für mittlere Druckverhältnisse, wäh-
kammer-Technologien setzen konsequent rend die LDI-Entwicklung vor allem auf den
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
auf Magerverbrennung. Anders als die kon- IC mit den höchsten Drücken abzielt. Alle Stephan Servaty
ventionelle Verbrennung ist bei ihr ein Über- drei Magerverbrennungs-Konzepte wurden +49 89 1489-4261
schuss an Luft und nicht an Treibstoff in der auf Demonstratoren getestet und zeigten
Interessante Multimedia-Services zu
Brennkammer vorhanden. Colantuoni: „So sehr gute Resultate im Hinblick auf die Redu- diesem Artikel unter:
Der MTU-Verdichterprüfstand ist extrem leistungsstark. senken wir die Flammentemperatur und ver- zierung des NOX –Ausstoßes, so Colantuoni. www.mtu.de/210NEWAC
8 Titelthema 9
Technologien zur richtigen Zeit
Bandbreite der unterschiedlichen Entwick-
lungsstufen ab, angefangen von akademi-
scher Forschung durch Tests im Labormaß-
stab (etwa Windkanalversuche) bis hin zu
Demonstratortests (Triebwerkstests am
Boden oder im Flugzeug/„Flying Test Bed“).
I n der Triebwerksbranche wird intensiv geforscht, um die Luftfahrt von morgen sparsamer, saube-
rer und leiser zu machen. Auch die Flugzeughersteller arbeiten mit Hochdruck an neuen Techno-
Bei der Technologieauswahl gehen Airbus und
die Triebwerkshersteller weitestgehend nach
logien. Über die gemeinsamen Anstrengungen haben wir uns mit Sébastien Rémy, Vice President, dieser Systematik vor; in den vergangenen
Head of CoC Powerplant Airbus S.A.S., unterhalten. Jahrzehnten konnten so die richtigen Techno-
logien zur richtigen Zeit eingeführt werden.
Die besten Technologien sind immer diejeni-
gen, die ihren Weg in den Markt finden.
zeug durch die Bereitstellung von Flugzeug-
daten zu bewerten. Triebwerks- und Flugzeug- Denkt man in der Branche auch darüber nach,
bauer haben das gleiche Ziel: Sie wollen her- völlig neue Werkstoffe zu nutzen, die es heute
ausfinden, welche Antriebstechnologien auf maximal ansatzweise in Labors gibt? „Concept Plane” von Airbus.
Flugzeugebene die besten Zukunftschancen
haben und diese dann gezielt weiterentwi- Wir arbeiten laufend an der Weiterentwick- celt, wiederverwendet oder wiederherge- bleiben. Die Zellenhersteller sind bestrebt,
ckeln. lung von Werkstoffen, wie etwa Kohlefaser- stellt werden können – Anteil der Wiederver- die Leistungsentnahme („power off-take“) des
verbundwerkstoffe (CFK), sowie an Neuent- wendung und –herstellung: 70 Prozent. Die Triebwerks zu minimieren. In einem ersten
Alle Flugzeughersteller denken bereits über wicklungen, die helfen, das Gewicht von Erkenntnisse aus der Zerlegung und dem Re- Schritt könnten alternative Systeme die
das Passagierflugzeug der nächsten Genera- Flugzeugen zu reduzieren und damit den cycling werden für eine Verbesserung des Energieversorgung durch das Triebwerk, zum
tion nach, das frühestens in zehn bis zwölf Emissionsausstoß zu senken. Unsere Vision Auslegungs- und Fertigungsprozesses (Re- Beispiel für die Klimaanlage, ergänzen oder
Jahren auf den Markt kommen soll. Um wie – an der wir uns im Übrigen auch messen – verse Engineering, Fertigung, Einkauf, Roh- sogar übernehmen. Am Boden könnte die
viel muss dieses Flugzeug hinsichtlich Ver- geht noch weiter: Wir wollen wegweisend material usw.) genutzt und tragen dazu bei, Stromversorgung auch während des Rollens
brauch, Emissionen und Lebenswegkosten sein in Puncto gute Bedienbarkeit, bei Um- die Verwertung künftiger Flugzeuge zu ver- zur Startbahn durch einen eigenständigen,
besser sein als heutige Maschinen? welt- und Artenschutz sowie der Ökoeffizienz bessern. etwa am Fahrwerk montierten elektrischen
(inklusive umweltschonende Fertigung und Generator unterstützt werden.
Wir prüfen grundsätzlich immer die gesamte Recycling). 2020 wollen wir – im Vergleich Welche Rolle spielt der Antrieb, um diese ehr-
Bandbreite der Möglichkeiten, angefangen bei zum Niveau des Jahres 2006 – unter ande- geizigen Ziele zu erreichen? Wie beurteilen Sie den Einsatz der vieldisku-
der kontinuierlichen Weiterentwicklung heu- rem den Energieverbrauch unternehmens- tierten Brennstoffzelle im Flugzeug?
tiger Versionen durch die Einführung zellen- weit um 30 Prozent, den CO2-Ausstoß und den Für eine weitere Steigerung der Effizienz und
und triebwerksseitiger Neuerungen bis hin Wasserverbrauch um jeweils 50 Prozent redu- die Verbesserung des Umweltschutzes im Brennstoffzellen können elektrische Energie
zur Entwicklung eines komplett neuen Flug- ziert haben; Abwässer sollen um 80 Prozent Flugverkehr spielen die Triebwerke von mor- mit weit höheren Wirkungsgraden bereitstel-
zeugs mit neuem Antriebssystem. Aus- verringert werden und die Abfallmenge um gen eine wesentliche Rolle. Ihr volles Poten- len als Verbrennungsmaschinen. Zusätzlich
schlaggebend ist letztlich, inwieweit techni- 50 Prozent. Es wurde viel Geld investiert, um zial können sie nur entfalten, wenn sie clever kann man mit ihnen die Emissionsbilanz im
sche Verbesserungen realisiert werden kön- beispielsweise ein chromatfreies Lackierver- ins Flugzeug integriert sind. Um Zellen- und Luftverkehr weiter verbessern. Im Februar
nen und sich diese wirtschaftlich für Her- fahren zu entwickeln. Bei der Oberflächenbe- Triebwerkstechnologien optimal zu kombinie- 2008 haben Airbus, DLR und Michelin als
steller und Betreiber auszahlen. Ein Beispiel: handlung kann der Wasserverbrauch gesenkt ren, müssen beide Seiten von Anfang an bei Erste während eines kommerziellen Fluges
In den nächsten Jahrzehnten können Treib- werden, indem Wasser aufbereitet wird, der Forschung und Technologie zusammen- ein Brennstoffzellensystem getestet. Einge-
stoffeinsparungen von zehn bis 35 Prozent Verdampfungsverluste durch die Absenkung arbeiten. Die optimierte Kombination Zel- setzt wurde es zum Antrieb der elektrischen
realisiert werden, je nachdem wann das Flug- der Badtemperaturen vermieden und sparsa- le/Triebwerk wird den Kraftstoffverbrauch Pumpe des Back-up-Hydrauliksystems zur
zeug auf den Markt kommt. mere Spülverfahren eingeführt werden. um bis zu 40 Prozent senken: Zusammen mit Steuerung der Spoiler sowie der Quer- und
der zusätzlichen Einsparung von zehn bis 15 Höhenruder. Die Forschung auf dem Gebiet
Mit welchen technischen Maßnahmen will man Hinzu kommt, dass Flugzeugteile heute ledig- Prozent aus Verbesserungen der Flugführung der Brennstoffzellen befindet sich noch am
Sébastien Rémy, VP, Head of CoC Powerplant Airbus S.A.S diese Ziele erreichen? lich zu höchstens 60 Prozent wiederverwer- ergibt sich dann die von ACARE geforderte Anfang. Bevor diese Technik in der zivilen
tet werden. Das kann nicht mehr hingenom- Verringerung des Kraftstoffverbrauchs von Luftfahrt etabliert wird, muss die Leistungs-
Airbus wendet ein systematisches Verfahren men werden. Es besteht die Gefahr, dass insgesamt 50 Prozent – im Vergleich zum dichte (elektrische Leistung pro Massenein-
(TRL – Technology Readiness Level) an, um die Schadstoffe frei werden und den Boden ver- heutigen Luftverkehr. heit) der Brennstoffzellensysteme deutlich
Herr Rémy, die EU legt seit vielen Jahren För- grammen. Die Zusammenarbeit begann in erfolgversprechendsten Technologien auszu- unreinigen. Zudem können ausgebaute Teile verbessert werden.
derprogramme auf, um neue Technologien für den späten 1990er-Jahren – beziehungsweise wählen und weiterzuentwickeln. Zielsetzung unkontrolliert als Ersatzteile in Umlauf gelan- Der Antrieb sorgt heutzutage nicht nur für den
die Luftfahrtantriebe der Zukunft zu entwi- Anfang 2000 – mit den Projekten EEFAE und ist, das Leistungspotenzial optimal auszu- gen. Die praktizierte Form der Ausschlach- Vortrieb von Flugzeugen, sondern sichert auch
ckeln – ein aktuelles Beispiel ist NEWAC. Wie Silencer; sie fand in NEWAC ihre Fortsetzung schöpfen und gleichzeitig das Entwicklungs- tung ist ausgesprochen unwirtschaftlich, da deren Energieversorgung. Bleibt das so oder
sind Zellenhersteller in solche Programme und wird heute im Rahmen der Clean Sky- risiko möglichst gering zu halten. Dieser nur ein geringer Teil der Komponenten recy- wird es in Zukunft separate Systeme geben? Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
Odilo Mühling
eingebunden? Technologie-Initiativen (SAGE, SFWA) weiter- schrittweise Ansatz, um Technologien serien- celt wird. Der Abschlussbericht des Projekts +49 89 1489-2698
geführt. Airbus kommt hier die Aufgabe zu, reif zu machen, spiegelt sich in einer Reihe „PAMELA LIFE“, vorgelegt im Januar 2008, Das Triebwerk ist derzeit die effizienteste
Weitere Informationen zu diesem
Airbus kooperiert schon lange mit Trieb- die Triebwerkstechnologien hinsichtlich ihrer von Technologievorhaben wider, die von der zeigt deutlich, dass bis zu 85 Prozent der und verlässlichste Energiequelle im Flugzeug Artikel unter:
werksherstellern bei EU-Forschungspro- Potenziale und Einsatzmöglichkeiten im Flug- EU gefördert werden; sie decken die gesamte Bauteile eines Flugzeugs ohne weiteres recy- und wird das auch im nächsten Jahrzehnt www.mtu.de/210Airbus
10 Titelthema 11
Der neue Kanzler-Jet
Das aus vielen Kinofilmen berühmte „rote Im Bereich der mit VIP-Ausstattung versehe- Besatzungen wie Passagiere sind mit dem
Telefon“ gibt es an Bord der beiden brand- nen deutschen Maschinen läutet die A319 ersten der drei neuen Muster mehr als zu-
neuen Airbus A319 wirklich – im neuesten einen Generationswechsel ein, denn nach frieden. „Die A319 erweitert die Fähigkeiten
Muster der Flugbereitschaft ist es allerdings über 20 Jahren wurde Ersatz für die aus der Flugbereitschaft erheblich“, meint
schwarz. Mit seinem creme- und beigefarbe- Airbus A310 und Canadair CL-601 Challenger Oberstleutnant Sascha Kählert, Chef der 2.
nen Interieur vermittelt der Innenraum eine bestehende Flotte nötig. Den ersten der Staffel. „Das betrifft vor allem die mögliche
Patrick Hoeveler gediegene aber keinesfalls spektakuläre zwei für die Mittelstrecke vorgesehenen Größe der Delegationen. Im Airbus können
Atmosphäre, schließlich erfüllt die Maschine A319 Corporate Jetliner hat die Lufthansa wir bis zu 44 Personen einschließlich Besat-
S ie sind fast schon Fernsehstars, auch wenn sie stets im Hintergrund bleiben: Die
Maschinen der Flugbereitschaft des Bundesministeriums der Verteidigung sind bei Reisen
eine der Hauptaufgaben der in Köln-Wahn
beheimateten Einheit der Luftwaffe: die
Technik dem Verteidigungsministerium Ende
März in Hamburg übergeben. Das Unterneh-
zung befördern, bei der Challenger sind es
nur 16.“ Dank Zusatztanks im Frachtraum ist
von Bundeskanzlerin, Bundespräsident und anderen hochrangigen Politikern oft zu sehen. Durchführung des Regierungs- und Staats- men hatte den Jet in neun Monaten mit einer auch die Reichweite ungemein höher.
Mit den zwei neuen A319 bekommt die Einheit neue Fähigkeiten. Die beiden Maschinen sind flugbetriebs. Darüber hinaus ist die Flug- besonderen VIP-Kabine ausgestattet. Die Kählert: „Flüge von Berlin-Tegel nach
der Auftakt zu einer umfangreichen Modernisierung der Flotte. In die Luft gebracht werden bereitschaft auch für den Lufttransport und weiteren Pläne: Für Langstreckeneinsätze Washington D.C. oder nach Peking sind kein
sie von je zwei IAE V2500-Triebwerken, an denen die MTU beteiligt ist. die Versorgung deutscher Soldaten im Aus- sollen ab Ende dieses Jahres zwei Airbus Problem.“
land zuständig. A 340-300 dienen; die verbleibenden Chal-
lenger weichen 2011 vier Bombardier Global
5000-Jets.
12 Kunden + Partner 13
Innerhalb des IAE-Konsortiums steuert das
Unternehmen die Niederdruckturbine bei und
hält neben Pratt & Whitney, Rolls-Royce und
der Japanese Aero Engine Corporation einen
Programmanteil von elf Prozent. Die Hälfte
aller V2500-Antriebe wird bei Rolls-Royce in
Dahlewitz bei Berlin montiert.
„Sicher war es nicht nur aus Prestige-Grün-
den wichtig, ein ‚deutsches‘ Triebwerk am
deutschen Regierungsflugzeug zu haben“,
erklärt Leo Müllenholz, Leiter IAE-Program-
me bei der MTU. „Aber es gab einen norma-
len Wettbewerb zwischen dem CFM56 und
dem V2500, bei dem sich das IAE-Produkt
durchgesetzt hat. Das V2500 ist beispiels-
weise etwas günstiger im Verbrauch.“ Der
Antrieb ist ein Bestseller: Insgesamt sind
weltweit mehr als 4.000 Triebwerke ausgelie-
fert und über 2.000 bestellt.
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
Leo Müllenholz
+49 89 1489-3173
Weitere Informationen zu diesem
Artikel unter:
www.mtu.de/210V2500 Das V2500 sorgt für Power im neuen Kanzler-Airbus.
Air Force One – Präsidententransport XXL
Seit langem gilt der Begriff „Air Force One“
als Synonym für amerikanische Regie-
rungsmaschinen. Eigentlich ist er der
Funkcode eines jeden Flugzeugs der US
Air Force, sobald der Präsident der USA
Seit Ende März ist der neue A319 unter deutscher Flagge unterwegs. an Bord ist. Barack Obama verfügt derzeit
über zwei erheblich modifizierte Boeing
Über die Unterschiede zu einem normalen diesem Fall beträgt die maximale Einsatzzeit medizinischer Assistent auf der A319. Inner- 747-200B, die die militärische Bezeich-
Airbus A319, wie er bei der Lufthansa oder 18 statt 14 Stunden. Normalerweise gehören halb weniger Stunden lassen sich in dem Air- nung VC-25A tragen und 1990 in Dienst
anderen Fluggesellschaften fliegt, sagt Haupt- zur Crew auch noch zwei bis vier Kabinen- bus Passagiersitze ausbauen und Stationen gestellt wurden. Sie können unter ande-
feldwebel Maik Kolditz: „Die Änderungen be- besatzungsmitglieder, ein eigener Ladungs- zur Intensivversorgung von zwei Patienten rem in der Luft betankt werden und sind
ziehen sich auf den Aufbau der Kabine und meister, der sich um das Gepäck kümmert, einbauen. Die Einsätze erfolgen in der Regel mit einer Vielzahl speziell abgeschirmter
auf die Sicherheitssysteme.“ Kolditz ist sowie zwei Techniker, da man auf entlegenen für verletzte deutsche Soldaten und deutsche Kommunikationseinrichtungen ausgestat-
Techniker auf der A319. Die Exemplare der Flugplätzen oft auf sich allein gestellt ist. Aus Staatsbürger, aber auch im Rahmen inter- tet, die den Jumbo im Ernstfall zur fliegen-
Luftwaffe besitzen vorne ein Privatbüro mit diesem Grund besitzt das Flugzeug auch eine nationaler Katastrophenhilfe. den Kommandozentrale werden lassen.
zwei VIP-Sitzen sowie einer Couch, die zu eigene, ausfahrbare Treppe.
einem Bett umfunktioniert werden kann. Der deutsche Anteil an der bei Airbus in Die Kabine ist über 370 Quadratmeter
Ergänzt wird die Einrichtung durch eine Wird der Airbus in der sogenannten MedEvac- Hamburg-Finkenwerder endmontierten A319 groß. Jedes Flugzeug wird von vier General Zwei Boeing 747 stehen dem US-Präsidenten rund um die Uhr zur Verfügung.
Dusche und eine Toilette. Hinter diesem Areal Rolle zur Beförderung von Intensivpatienten ist deutlich höher als bei den vorherigen Electric CF6-80C2B1-Triebwerken mit je
schließt sich der Konferenzbereich mit acht genutzt, komplettieren die Besatzung zwei Regierungsmaschinen. Das gilt auch für den 252,4 Kilonewton Schub angetrieben; Josef Moosheimer, Teamleitung GEnx-Pro- folger der VC-25A ist die Boeing 747-8,
Sitzen, Multimediasystemen samt Fernsehen Ärzte, ein medizinischer Techniker und in der Antrieb, dem V2500 von International Aero auch an ihnen ist die MTU beteiligt. gramm bei der MTU. die exklusiv vom GE Aviation-Triebwerk
und Internet an. Alle Kommunikationseinrich- Regel ein Anästhesist. „Wie alle Flugzeuge der Engines (IAE). „Wir freuen uns natürlich sehr, „Unser Fertigungsumfang umfasst unter GEnx in die Luft gebracht wird. Mooshei-
tungen sind abhörsicher. Im nächsten Abteil Flugbereitschaft ist die A319 MedEvac-fähig. dass die Regierung der Bundesrepublik anderem die Lauf- und Leitschaufeln der Auch bei der nächsten Generation der Air mer: „Die MTU wäre auch in dieser An-
sind 32 Sitze angeordnet. Hinten rechts gibt Es ist immer eine A310 sowie eine Challenger Deutschland mit einem Triebwerk fliegt, zu Stufen 1 und 2 sowie die Scheibe der Force One könnte das deutsche Unterneh- wendung mit dem Turbine Center Frame
es noch einen Ruheraum für die Besatzung, oder eine A319 in Bereitschaft. Diese Fähig- dem wir wesentliche Anteile beitragen“, er- zweiten Stufe der Hochdruckturbine“, sagt men mit an Bord sein: Ein möglicher Nach- dabei.“
denn auf längeren Flügen wird die Cockpit- keit gibt es weltweit nirgendwo sonst“, erläu- klärt Dr. Anton Binder, Leiter Zivile Program-
crew von zwei auf drei Personen erhöht. In tert Stabsfeldwebel Guido Rademacher, Flug- me bei der MTU Aero Engines in München.
14 Kunden + Partner 15
Der Tausendsassa-
Das Transportflugzeug C-17 Globemaster III Seine Power erhält das Flugzeug, das 53 liegt. Vögele: „Das Triebwerk F117 profitiert
ist ein Tausendsassa und kommt bei großen Meter lang ist und eine Spannweite von 50 von der Zuverlässigkeit und Erfahrung der
humanitären Katastrophen zum Einsatz: Im Metern hat, von F117-Triebwerken. „Dank der zivilen Version PW2040, das in der Boeing
pakistanischen Erdbebengebiet haben die vier starken Antriebe mit jeweils 185,5 kN 757 eingesetzt wird. Es ist aber deutlich
Maschinen ebenso geholfen wie nach dem Schub kann die C-17 auf provisorischen robuster gebaut; so hat es beispielsweise
Transporter Tsunami in Asien. Sie fliegen unter verschie-
denen Flaggen. Ursprünglich gebaut wurde
das Flugzeug für anspruchsvolle militärische
Einsätze. Ob Panzer, Hubschrauber oder
Kommandofahrzeuge, fast die gesamte Aus-
Flugfeldern mit extrem kurzen und unebe-
nen Bahnen schnell starten und landen. Sie
fährt auch rückwärts und dreht auf der
Stelle“, erklärt Manfred Vögele, Leiter der
Pratt & Whitney-Programme bei der MTU
verstärkte Anbaugeräte. Ein großer Unter-
schied ist die leistungsstarke Schubumkehr.
Sie erlaubt bei voller Beladung autonomes
Rückwärtsrollen bis zu einer Steigung von
zwei Grad.“
Andreas vom Bruch rüstung passt in den Bauch des Transpor- Aero Engines. Der von Pratt & Whitney und
ters. In dem 26 Meter langen, 5,5 Meter der MTU seit 1993 gefertigte Antrieb gilt
N ach dem Erdbeben in Haiti fliegt die US Air Force pausenlos Einsätze, um die notleidende Bevölkerung mit
Nahrungsmitteln und Medikamenten zu versorgen. Anfangs müssen die C-17 Globemaster-Maschinen Fallschirme
breiten und vier Meter hohen Laderaum
haben 78 Tonnen Fracht Platz; der Zugang
laut Vögele als „außerordentlich zuverläs-
sig“. Zudem verbraucht er deutlich weniger
abwerfen, um die Güter zu verteilen. Die Haiti-Bilanz der C-17: Die Transportflugzeuge haben mehr als 1.800 Mal erfolgt über die Heckklappe und eine Rampe. Kraftstoff als vergleichbare Triebwerke, was
abgehoben und hatten insgesamt 10.000 Tonnen Hilfsgüter und knapp 14.000 Passagiere an Bord. Ein aktueller Einsatzort ist Afghanistan. unter anderem an seinem niedrigen Gewicht
16 Kunden + Partner 17
PW2000-Instandhaltung in Langenhagen
Ein lukratives Zusatzgeschäft für die MTU
ist die Instandhaltung der zivilen PW2000-
Triebwerke, auf denen der C-17-Antrieb
F117 basiert; sie läuft bei der MTU Main-
tenance Hannover in Langenhagen. Laut
Customer Program Manager Thomas von
Kaweczynski wurden seit 1989 über 400
Instandhaltungsaufträge für komplette
Triebwerke abgeschlossen sowie etwa
200 Aufträge für einzelne Module. In die-
sem Jahr rechnet Kaweczynski mit 40 Be-
treuungsaufträgen für komplette Trieb-
werke.
Instandhaltungs-Kunden sind Fluglinien,
die Boeing 757-Maschinen mit PW2000-
Antrieben am Flügel betreiben, darunter
Ein PW2000 von Pratt & Whitney auf dem MTU-Entwicklungsprüfstand.
Shanghai Airlines, VIM Airlines, Finnair und
auch der Paketdienst UPS. „In den ersten 15.000 Flugstunden bis zur nächsten Über- turbine zu erhöhen. Das erlaubt der
Jahren des Triebwerkes war eine Überho- holung“, informiert Kaweczynski. Möglich Brennkammer und der Hochdruckturbine
lung spätestens nach 10.000 Flugstunden wurde das durch technische Modifikationen auf einem deutlich niedrigeren Tempera-
erforderlich. Heute erreichen die moder- an Niederdruckverdichter und Niederdruck- tur- und damit Verschleißniveau zu arbei-
nen RTC-Triebwerke (RTC = Reduced Tem- turbine, um den Luftmassendurchsatz im ten.
perature Configuration) leicht mehr als Hochdruckkompressor und der Hochdruck-
Toussaint L’Ouverture International Airport in Port-au-Prince: Nach dem schweren Erdbeben auf Haiti im Januar 2010 fliegt die C-17 Globemaster Opfer aus.
Für Deutschlands führenden Triebwerksher- kontinuierlich an und summierte sich schließ- wegen, Schweden, den USA und Litauen.
steller ist das PW2000 von hoher strategi- lich auf 223 Exemplare. Auch die Royal Air Auch Katar und die Vereinigten Arabischen
scher Bedeutung. Vögele: „In ihm kommt die Force Großbritanniens schätzt den Allroun- Emirate schätzen die C-17: Katar hat der
erste von der MTU entwickelte zivile Nieder- der aufgrund seiner Reichweite und Vielsei- Militärmaschine einen zivilen Anstrich ver-
druckturbine zum Einsatz. Wir sind heute auf tigkeit: Die C-17 kann in Kampfgebiete passt und stellt sie der Königsfamilie und der
diesem Gebiet weltweit führend.“ Seit 1979 schnell ein- und ausfliegen und schafft bei Regierung zur Verfügung. Aktuell signalisiert
entwickeln und fertigen die Münchner das maximaler Beladung ohne Betankung eine auch Indien Interesse; zehn Maschinen sol-
PW2000 in Kooperation mit Pratt & Whitney. Strecke von 4.450 Kilometer. Mit Luftbetan- len erworben werden.
Der Programmanteil betrug anfänglich elf Pro- kung fliegt der Frachter nonstop zu jedem
zent und beschränkte sich auf die Entwick- Krisenherd der Welt. Die Maschine gilt als In Summe hat Boeing 219 Globemaster welt-
lung und Fertigung der Niederdruckturbine äußerst verlässlich, wartungsarm und kraft- weit ausgeliefert. Im April dieses Jahres
und des Austrittsgehäuses. 1992 wurde der stoffeffizient. Dank dieses Fähigkeitsprofils erhielt der amerikanische Flugzeugbauer das
Anteil auf 21 Prozent erhöht; die MTU ent- stuft sie die US-Luftwaffe nach wie vor als 1.000. F117-Triebwerk. Im Mai wurde es fei-
wickelte und fertigte nun auch Teile der Hoch- modernstes und flexibelstes Transportflug- erlich an die US-Luftwaffe übergeben. Ab
druckturbine. Dass sich das Programm so zeug weltweit ein. 2011 will Boeing die C-17-Produktion auf
positiv entwickeln würde und heute zu den etwa zehn Maschinen pro Jahr drosseln. Bis
starken Umsatz- und Ergebnisträgern des In Großbritannien sind derzeit sechs Maschi- mindestens 2012 soll die Produktion im kali-
Unternehmens zählt, ahnte damals wohl nie- nen im Einsatz; Ende des Jahres sollen es sie- fornischen Long Beach aufrecht erhalten
mand. ben sein. Jeweils vier Stück lieferte Boeing werden. Vielleicht aber noch länger, denn die
auch an die Royal Australian Air Force sowie C-17 Globemaster ist immer noch unüber-
Auch die C-17 Globemaster wurde zu einem an das Air Command der kanadischen Streit- troffen.
Erfolg und entwickelte sich zu einem Export- kräfte. Die NATO hat im Jahr 2006 den Zu-
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
schlager. Mit 200 Maschinen verfügt die US- sammenschluss einiger Mitgliedsstaaten ver- Manfred Vögele
Luftwaffe über die größte C-17-Flotte. Das kündet, um im Rahmen der Strategic Airlift +49 89 1489-3229
erste Flugzeug erhielt sie 1993 von Capability Initiative drei C-17-Maschinen zu
Weitere Informationen zu diesem
McDonnell Douglas; seit 1997 gehört dieses erwerben. Diese fliegen nun mit gemischten Artikel unter: Montage eines PW2000.
Unternehmen zu Boeing. Der Bedarf stieg Besatzungen aus den Niederlanden, Nor- www.mtu.de/210Globemaster
18 Kunden + Partner 19Algen im Tank
Achim Figgen
S chenkt man den Verlautbarungen vieler Fluggesellschaften Glauben, so ist der großflächige Ein-
satz von Biotreibstoffen im Luftverkehr nur noch eine Frage der Zeit. Ethanol und synthetisches
Kerosin aus Pflanzen oder Wasserstoff – Testflüge haben bereits die grundsätzliche Tauglichkeit
diverser Kerosin-Alternativen bewiesen. Welcher Ausgangsstoff und welches Verfahren zur
Herstellung synthetischer Treibstoffe sich letztlich durchsetzen werden, ist noch nicht geklärt.
Die Aktivitäten sind vielschichtig und um- geschlossen. Wenig später gab Boeing be- hoffen, durch den regelmäßigen Einsatz über
spannen die Welt: Anfang Mai dieses Jahres kannt, gemeinsam mit chinesischen Firmen einen längeren Zeitraum belastbare Daten
haben sich in Brasilien Fluggesellschaften, am Aufbau einer Biotreibstoff-Industrie in hinsichtlich der Verwendbarkeit von Kerosin-
Industrievereinigungen und mehrere Unter- dem asiatischen Land arbeiten zu wollen und Alternativen im regulären Liniendienst zu er-
nehmen zur Aliança Brasileira para Biocom- etwa zeitgleich kündigte die Lufthansa für die halten.
bustíveis de Aviação (ABRABA) zusammen- nahe Zukunft den erstmaligen Einsatz von
Biosprit im kommerziellen Linienflug an. Auch andere Airlines, darunter Continental
Dieses Unterfangen soll im Rahmen des Luft- und KLM, sowie die US-Luftwaffe interessie-
fahrt-Forschungsprogramms FAIR (Future ren sich für dieses Thema und haben bereits
Aircraft Research) und unter der Beteiligung Testflüge mit einer Mischung aus normalem
der MTU laufen, die nach Abschluss der Ver- Kerosin und Treibstoffen durchgeführt, die
suchsreihe die Daten analysieren und das entweder aus biologischen Aus-gangsstoffen
Triebwerk befunden wird. Die Lufthanseaten oder Erdgas gewonnen wurden. Alle diese
Aktivitäten verdeutlichen: Das Thema
„Biotreibstoff“ hat an Bedeutung ge-wonnen.
Nicht allein, weil die Erdöl-Vorräte begrenzt
sind; auch die Forderung nach einer
Reduzierung der CO2-Emissionen und gene-
rell nach mehr Nachhaltigkeit zwingen zum
Handeln.
Dass es grundsätzlich möglich ist, Flugzeuge
mit synthetischen Kraftstoffen zu betreiben –
also mit solchen, die nicht über einen Raffi-
nierungsprozess aus Rohöl gewonnen wur-
den – haben die Tests ebenso bewiesen wie
die Demoflüge, die die EADS und Diamond
Aircraft auf der diesjährigen Luftfahrtausstel-
lung ILA mit einer DA42 durchgeführt haben.
Einer der beiden AE300-Dieselmotoren des
Reiseflugzeugs wurde dabei zu 100 Prozent
mit einem aus Algen gewonnenen Biosprit
„gefüttert“.
20 Technik + Wissenschaft 21nichts gegen den Einsatz von Biosprit, wie Dr.
Ölfunde im Vergleich zur Ölförderung Jörg Sieber von der Abteilung Innovations-
Quelle: ASPO Association for Peak-Oil Studies management bei der MTU Aero Engines be-
60 tont: „Für Mischungen von bis zu 50 Prozent
Vergangene Funde synthetischem Kerosin mit Kerosin aus Rohöl
Zukünftige Funde wurde bereits die Zulassung für den regu-
50
Förderung
lären Flugdienst erteilt. Prinzipiell könnte das
40 Flugtriebwerk sogar noch auf viel alternative-
Gb pro Jahr
Vergangene Funde basieren
auf Daten von ExxonMobil (2002), re Treibstoffe umgestellt werden.“ Kritisch
Änderungen zurückdatiert.
30 sind eher die Flugzeugsysteme oder die Infra-
Gerundet auf gleitenden Mittelwert
(je 3 Jahre) struktur der Flughäfen.
20
Die Idee, auf Rohöl basierende Kraftstoffe
10 durch solche zu ersetzen, die aus alternati-
ven Ausgangsstoffen gewonnen werden, ist
0 keine Erfindung des 21. Jahrhunderts: Be-
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
reits während des Zweiten Weltkriegs wurde
in Deutschland aus der hierzulande reichlich
vorhandenen Kohle flüssiger Treibstoff her-
Wichtigste Voraussetzung für den großflächi- Viskosität sowie Energiedichte den Para- sen, damit beispielsweise an Flughäfen keine gestellt. Und als in Südafrika vor rund vier
gen Einsatz synthetischer Treibstoffe ist, dass metern von Kerosin entsprechen. Zudem separaten Tanklager benötigt werden. Sind Jahrzehnten aufgrund des wegen der Apart-
sie dem Kerosin so ähnlich wie möglich sind müssen sie sich in beliebigem Verhältnis mit diese Voraussetzungen erfüllt, spricht zu- heidpolitik verhängten Embargos das Öl
– dass also Gefrier- und Siedepunkte, heute üblichem Jet-Kraftstoff mischen las- mindest aus Sicht der Triebwerkshersteller knapp wurde, nahm man in großem Umfang
die Kohleverflüssigung zur Gewinnung von
petrochemischen Kraftstoffen auf. Nicht nur
Benzin und Diesel wurden – und werden nach
wie vor – auf diese Weise hergestellt, sondern
auch Kerosin.
Die Kraftstoffgewinnung aus Kohle (CTL =
Coal to Liquids) oder Erdgas (GTL = Gas to
Liquids) könnte tatsächlich helfen, die Ab-
hängigkeit vom Erdöl zu verringern und eine
gewisse Versorgungssicherheit für die kom-
menden Generationen zu garantieren. Be-
züglich Nachhaltigkeit ist eine solche Lösung
Kerosin – Treibstoff
der Gegenwart
Kerosin, chemisch gesehen ein Ge-
misch aus mehreren brennbaren flüs-
sigen Kohlenwasserstoff-Verbindun-
gen, ist ein leichtes Petroleum, das
aus dem Mitteldestillat der Erdölraffi-
nation gewonnen wird. Je nach Sorte
gefriert es zwischen -60°C und -40°C
und siedet bei Temperaturen jenseits
von 175°C. Es wird heute in der Zivil-
luftfahrt vorwiegend in den Sorten Jet
A1 (USA) beziehungsweise Jet A (Rest
der Welt) und vom Militär in der
Variante JP8 eingesetzt. Für Flüge in
besonders kalte Regionen existieren
darüber hinaus die Spezifikationen Jet
B respektive JP4.
Auch an der Arizona State University erforschen Wissenschaftler Möglichkeiten, alternative Kraftstoffe aus Algen
Tägliche Attraktion auf der ILA 2010: Eine DA42 New Generation von Diamond Aircraft fliegt mit reinem Algen-Biotreibstoff. zu gewinnen.
22 Technik + Wissenschaft 23In New Mexico soll eine integrierte Bioraffinerie zur Herstellung von Algen-Sprit für kommerzielle Zwecke entstehen. 2020 sollen dem Kerosin bis zu zehn Prozent Biokraftstoffe beigemischt werden. Die Lufthansa will in den nächsten beiden Jahren Langzeittests im regulären
Passagierbetrieb starten.
jedoch alles andere als optimal, nicht zuletzt längen auf, so dass zum Beispiel das Palmöl stellen, dass es nicht auf eine einzige Lösung
Alternative Kraftstoffe für morgen weil das verwendete – und bereits 1925 in
Deutschland entwickelte – Fischer-Tropsch-
wohl eher als Diesel-Ersatz in Frage kommt. hinausläuft: „Unterm Strich wird man nach-
her mehrere Wege parallel beschreiten.“
Verfahren (FT) vergleichsweise energieinten- Die unterschiedlichen Ansätze zeigen, dass
Seit geraumer Zeit sind Fluggesellschaf- von Kerosin oder Benzin, so dass die Reich- ein vergleichsweise hoher Energieauf- siv ist. Deutlich besser sieht die Bilanz aus, es nicht nur einen Weg gibt, aus nachwach- Denkbar wäre, dass Kerosin in nicht allzu fer-
ten, Flugzeug- und Triebwerkshersteller weite leidet. Gleiches gilt für Biodiesel, der wand notwendig, zum anderen wären um- wenn als Ausgangsmaterial anstatt von Erd- senden Rohstoffen einen synthetischen ner Zukunft sowohl aus hydrierten Pflan-zen-
sowie Forschungseinrichtungen auf der zudem aufgrund seines relativ hohen Gefrier- fangreiche Änderungen am Flugzeug er- gas oder Kohle ein nachwachsender Rohstoff Kraftstoff herzustellen. Welche der Möglich- ölen als auch über die – hinsichtlich des
Suche nach alternativen Kraftstoffen, die punktes nicht für die Verwendung in einem forderlich: Die niedrige Energiedichte (BTL = Biomass to Liquids) verwendet wird. keiten sich schließlich durchsetzen wird, Energieaufwandes nicht so optimale –
für den Antrieb von Luftfahrzeugen in Verkehrsflugzeug geeignet ist. erfordert eine Verflüssigung des Wasser- Der Grund: Der Teil des Kohlendioxids, der hängt nicht zuletzt davon ab, welcher Roh- Fischer-Tropsch-Synthese aus Bioabfällen
Frage kommen könnten. Embraer stellt in stoffs und damit großvolumige und gut bei der Verbrennung im Triebwerk anfällt, stoff in ausreichender Menge zur Verfügung gewonnen wird, die in der Land- und Forst-
Brasilien mit der Ipanema ein Flugzeug zur Auch Wasserstoff ist zumindest mittelfristig isolierte Tanks. Sinnvoll scheint der Ein- wurde hier zuvor von den Pflanzen aus der gestellt werden kann. Die Herausforderung wirtschaft anfallen. Gegenwärtig, so Hornung,
Schädlingsbekämpfung her, dessen Kol- keine echte Alternative, obwohl damit bereits satz von Wasserstoff gegenwärtig allen- Luft aufgenommen. Diese Biomasse kann bei- besteht darin, Energiepflanzen und vor allem stehe man an der Schwelle zur Industriali-
benmotor anstelle von Flugbenzin Ethanol Testflüge durchgeführt wurden, unter ande- falls innerhalb einer Brennstoffzelle, die spielsweise aus Holz oder Holzabfällen, Mais, die Anbaugebiete so zu wählen, dass sie sierung. Die verschiedenen Verfahren hätten
verbrennt. Die Energiedichte dieses Alko- rem mit einer modifizierten Tupolew TU-154. die heute zur Energieversorgung der Stroh, aber auch Algen bestehen. keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduk- zumindest im Prototypenstadium ihre grund-
hols ist allerdings deutlich geringer als die Zum einen ist zur Erzeugung von Wasserstoff Bordsysteme am Boden verwendete Hilfs- tion darstellen. Der Idealfall wäre eine nicht- sätzliche Tauglichkeit bewiesen, nun gelte es,
gasturbine (APU = Auxiliary Power Unit) Alternativ lässt sich aus bestimmten Algen- essbare Pflanze, die wenig Ansprüche an den für die großindustrielle Umsetzung opti-
ersetzen könnte. arten ein Öl gewinnen, das über eine kataly- Bodenbeschaffenheit und Klima stellt. malen Weg zu finden. Ganz ohne staatliche
ti-sche Reaktion mit Wasserstoff in eine dem Förderung wird es vermutlich nicht gehen,
Ganz und gar unrealistisch ist die Vor- Kerosin ähnliche Kohlenwasserstoff-Verbin- Das Bauhaus Luftfahrt, eine in München an- denn durchsetzen werden sich synthetische
stellung, ein Verkehrsflugzeug mit Hilfe dung, ein hydriertes Pflanzenöl (HVO = sässige Denkfabrik, die 2005 von der EADS, Kraftstoffe erst dann, wenn sie zu konkur-
von während des Fluges aufgenommener Hydrogenated Vegetable Oil), umgewandelt Liebherr-Aerospace und der MTU Aero renzfähigen Preisen auf den Markt gebracht
Sonnenenergie antreiben zu können. werden kann. Diese Vorgehensweise kommt Engines sowie dem Bayerischen Wirtschafts- werden können.
Allenfalls bei einem extrem leichten Luft- mit einem geringeren Energieaufwand aus ministerium ins Leben gerufen wurde, geht
fahrzeug wie der für einen Rekordflug um als die FT-Synthese. Als Basis zur Herstel- der grundlegenden Frage nach, wie viel Bio-
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
die Welt entwickelten „Solar Impulse“ aus lung von HVOs eignen sich darüber hinaus masse sich theoretisch erzeugen lässt, wenn Dr. Jörg Sieber
der Schweiz reicht die Kraft der Sonnen- auch Pflanzen wie Ölpalmen, Jatropha oder man strenge Nachhaltigkeitskriterien anlegt, +49 89 1489-2513
strahlen als Energielieferant aus. Camelina. Nicht alle der dabei entstehenden und versucht eine Bewertung der einzelnen
Weitere Informationen zu diesem
Öle weisen allerdings die für Kerosin typi- Alternativen. Professor Mirko Hornung, Vor- Artikel unter:
Auch die ölhaltigen Samen des Jatropha-Busches eignen sich zur Erzeugung hochwertigen Biokraftstoffs.
sche Kombination von Kohlenstoff-Ketten- stand Forschung und Technik, kann sich vor- www.mtu.de/210Biofuels
24 Technik + Wissenschaft 25K3 –
Geschosse dann mit Temperaturen weit ser Unterschied habe entscheidende Konse- Das heißt, die Schichten haften so gut und
unterhalb der Schmelztemperatur auf ein quenzen, so der Experte, denn auf diese sind so fest, dass der Übergang zum ur-
Bauteil, verbinden sie sich mit ihm und bil- Weise können Oxidations- und Verdamp- sprünglichen Material des Bauteils bei nied-
den so eine sehr dichte und besonders fest- fungsprozesse im Strahl vermieden werden, rigschmelzenden Materialien kaum noch
haftende Schicht. die bisher zu Problemen geführt haben. Zu- wahrzunehmen ist. Darüber hinaus bietet
Coole Beschichtung „Da die vergleichsweise geringe thermische
Energie der Partikel durch eine wesentlich
höhere Bewegungsenergie kompensiert
wird, muss das Beschichtungsgut im Gas-
dem entstehen durch die hohen Partikelge-
schwindigkeiten sehr dichte Schichten.
Eben diesen Effekt zu vermeiden, war Kop-
pergers und Hertters Ziel – führt er doch zu
das neue Verfahren eine größere Freiheit in
der Wahl der Beschichtungswerkstoffe.
Neben Nickel- und Titanlegierungen können
wegen der geringen Partikeltemperaturen
mit K3 beispielsweise auch Magnesium-
strahl beim K3-Verfahren anders als bei den geringerer Haftung und Festigkeit des aufge- Schichten aufgebracht werden. „Bei allen
herkömmlichen thermischen Spritzverfah- brachten Materials. „Die Porosität der K3- anderen thermischen Spritzverfahren ist
ren nicht in einer flüssigen Phase vorliegen“, Schichten ist so gering, dass wir in Zukunft dieser empfindliche Werkstoff schon voll-
erklärt Dr. Manuel Hertter, MTU-Verfahrens- erstmals Schichten erzeugen wollen, die zur ständig oxidiert, bevor er das Bauteil über-
ingenieur Thermisches Spritzen. Genau die- Bauteilfestigkeit beitragen“, sagt Kopperger. haupt nur berührt“, sagt Hertter.
Denis Dilba
W enn Dr. Bertram Kopperger und Dr. Manuel Hertter von ihrem neuesten Projekt erzäh-
len, könnte man sich in die Welt von Star Wars versetzt fühlen: Von einer Partikelkanone ist
die Rede, die mit Überschallgeschwindigkeit schießt. Und auch der Name des neuen
Verfahrens, Kinetisches Kaltgaskompaktieren, kurz: K3, wirkt futuristisch. Die beiden MTU-
Ingenieure verschießen aber keine Laserstrahlen, sondern pulverförmigen Werkstoff. Ihr Ziel
ist es, Bau-teile zu reparieren oder vor starken Beanspruchungen zu schützen.
„Das K3-Verfahren zählt zu den thermischen Schichten auf die Bauteile aufgebracht.
Spritzverfahren, wie Plasmaspritzen, Flamm- Wegen der starken Verwirbelungen mit der
und Hochgeschwindigkeitsflammspritzen Umgebungsluft ist der Materialauftrag oft
oder Lichtbogendrahtspritzen“, erklärt Kop- porös – und damit nicht fest genug für eini-
perger, Leiter Technologieprogramme Fer- ge Anwendungen. Das bei der MTU neu ein-
tigung und MRO bei der MTU Aero Engines geführte kinetische Kaltgasspritzen löst die-
in München. Eigentlich sei diese Einordnung ses Problem erstmals – und eröffnet ganz
widersprüchlich, so der MTU-Experte, denn neue Möglichkeiten.
die neue hochleistungsfähige Technologie
weise einige entscheidende verfahrensspe- Die grundsätzliche Funktionsweise des K3-
zifische Besonderheiten gegenüber ihrer Verfahrens ist einfach zu beschreiben: Ein
Verwandtschaft auf, die eine ganze Reihe komprimiertes und auf Temperaturen um
hochinteressanter Anwendungen in der Be- 800 Grad Celsius erhitztes Gas – beispiels-
schichtungstechnik möglich machen. weise Helium oder Stickstoff – wird in einer
Laval-Düse auf Überschallgeschwindigkeit
Um Triebwerksschaufeln oder Gehäuseteile beschleunigt. In diesen Hochgeschwindig-
vor Beanspruchungen wie Korrosion und Ver- keits-Hauptgasstrahl wird der pulverförmige
schleiß zu schützen oder aufgetretene Schä- Beschichtungswerkstoff mit Hilfe eines
den zu reparieren, wurden bisher mit Hilfe Trägergases eingebracht. Prallen die im
thermischer Spritzverfahren funktionelle Hauptgas aufgeheizten mikrometergroßen
26 Technik + Wissenschaft 27Sie können auch lesen
