Eine Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen ist eine
Schlüsselpriorität der EU, die ebenfalls dazu beitragen wird, schädliche
Emissionen und Umweltfolgen zu reduzieren. Neue Antriebskonzepte sind
das Thema intensiver Forschungsaktivitäten, um diese Ziele im
Luftfahrtbereich zu verwirklichen.
Hybride Energiequellen haben gezeigt, dass der Strombedarf gesenkt
werden kann. Hierzu zählen Geräte mit multipel verteiltem Antrieb oder
Rumpfantrieb, bei denen die
Triebwerkanlage ganz oder teilweise in
das Flugwerk eingebettet ist. Diese Antriebssysteme nutzen
Wirbelfüllungs- sowie Grenzschichtaufnahmemethoden (Boundary Layer
Ingestion, BLI), die gemeinhin bei Torpedos, Raketen und Schiffen
Anwendung finden. Antriebssysteme saugen die Luft an der Grenzschicht
zwischen Projektil und Fluid (Luft oder Wasser) ein, wobei die Wirbel
erneut energetisiert werden und der Verlust an kinetischer Energie auf
ein Minimum reduziert wird.
Diese Energiequellen wurden noch nicht durch die praktische
Umsetzung in realen Luftfahrzeugsystemen untersucht. Das von der EU
geförderte Projekt „Distributed propulsion and ultra-high by-pass rotor
study at aircraft level“ (
DISPURSAL)
wurde initiiert, um diese Lücke zu schließen. Die Wissenschaftler
verfolgen eine ganzheitliche Perspektive, indem sie
Komponentenarchitekturen, Integrationsherausforderungen zwischen Motor
und Luftfahrzeug sowie die Gesamtwirkung auf Leistungen und Emissionen
von Luftfahrzeugen bewerten. Schließlich soll ein Technologiefahrplan
zur Einrichtung eines verteilten Antriebssystems erstellt werden, der
als validierte Option zur Verbesserung der Nachhaltigkeit im Luftverkehr
sowie der Wettbewerbsposition der Industrie dienen soll.
Aus einem Ausgangspool potenzieller Techniken hat sich das Team für
ein hybrides Flügelflugzeug mit multiplen BLI-Gebläsen auf der Oberseite
des Rumpfs entschieden, um das Konzept des verteilten Antriebs zu
testen. Das Rumpfantriebskonzept wird mit einem Heck-montierten
BLI-Gebläse getestet, das am Rumpf zirkuliert und von einer Gasturbine
im hinteren Bereich des Rumpfs angetrieben wird. Der Entwurf beinhaltet
zudem zwei moderne und kraftstoffeffiziente (ultrahohes
By-Pass-Verhältnis) Turbofan-Triebwerke, die unter dem Flügel aus
Redundanzgründen installiert sind.
Die BLI-Wirkung wurde unter Verwendung computergestützter
Entwurfsdaten sowie umfassender strömungsdynamischer Analysen bewertet
und lieferte vielversprechende Resultate. In der finalen Phase des
Projekts optimieren die Forscher die Entwürfe und führen die
abschließende Auswertung im Hinblick auf die Verbesserung der
Fahrzeugeffizienz durch.
Es wird damit gerechnet, dass das DISPURSAL-Projekt aufgrund von
Techniken, die bis zum Jahr 2030 auf der Skala der technologischen Reife
eine 6 erreichen sollen, wesentliche Verringerungen im
Kraftstoffbereich und von Emissionen demonstriert.