Lufteinlass bei Triebwerken: Das geht auch leiser!

Moderne Mantelstromtriebwerke (Turbofan), sogenannte Bypass-Triebwerke, haben in den meisten kommerziellen und militärischen Anwendungen die Strahlturbinen (Turbojet) ersetzt, wobei viel von der ursprünglichen Bauform beibehalten wurde. Ein Mantelstromtriebwerk saugt Luft an und setzt sie unter Druck, wie das auch in der Vergangenheit der Fall war. Im Gegensatz zu den älteren Strahlturbinen umgeht jedoch ein Teil der unter Druck gesetzten Luft die Brennkammer und wird am Heck ausgestoßen, um zusätzlichen Schub ohne Treibstoffverbrauch bereitzustellen, womit die Effizienz gesteigert wird.

Mit verbesserter Energieeffizienz gestatten Fan- und Bypasssystem gleichermaßen Senkungen der Kohlendioxidemissionen. Sie sind auch kritische Ziele, wenn es um die Lärmminderung geht. Neuartige akustische Auskleidungen, die sowohl das Gewicht als auch den Lärm reduzieren, stehen auf der Tagesordnung, um die Anforderungen der gemeinsamen Technologieinitiative (Joint Technology Initiative, JTI) Clean Sky zu erfüllen. Das EU-finanzierte Projekt "Large 3-shaft demonstrator - Aeroengine intake acoustic liner technology development" (ALTD) spielt bei diesem Unternehmen eine wichtige Rolle.

Die Wissenschaftler planen, ein vielversprechendes Konzept bis zu Grad sechs der technologischen Reife (technology-readiness level, TRL 6) zu bringen. Erreichen wird man dieses Ziel mit der Demonstration eines realen Systemprototyps in einer operativen Umgebung, d. h. innerhalb eines für den Flugbetrieb repräsentativen Flugtriebwerkstandlaufs.

Die in Entwicklung befindliche akustische Auskleidung für den Einlass beruht auf einer Mikroperforation, bei der kleine mechanisch gebohrte Löcher in dem Material angeordnet sind, um den Schall zu absorbieren und dadurch dessen Intensität zu mindern. Man konzipierte und optimierte die akustische Auskleidung und die exakten Mikroperforationseigenschaften durch umfassende Datenerfassung und -modellierung, um die in Sachen Lärmreduzierung gesteckten Ziele zu erreichen.

Die Wissenschaftler bewerten außerdem die Materialien und die Auswirkungen auf die innere Oberfläche des Gehäuses der akustischen Auskleidung. Die vollständigen Regenerosionstests wurden abgeschlossen. Festpartikelerosionsversuche sind noch im Gange. Ermüdungsanalysen und Untersuchungen der Auswirkungen von UV-Licht zieht man in Betracht.

Eine vorläufige Entwurfsüberprüfung führte zur Bestellung einiger Dinge und zur Definition von Werkzeuganforderungen. Der vollständig konfigurierte Entwurf steht kurz vor der Fertigstellung und wird in der nächsten Phase des mechanischen Designprozesses einer kritischen Entwurfsüberprüfung unterzogen.

Die von ALTD entwickelte bahnbrechende akustische Auskleidung für den Einlass von Flugtriebwerken und die neuartigen Fertigungsverfahren werden Gewicht, Lärm sowie auch die Kosten reduzieren, die mit der Schalldämpfungstechnologie verbunden sind. Das Projekt wird auf diese Weise einen bedeutenden Beitrag zur gemeinsamen EU-Technologieinitiative Clean Sky für einen umweltfreundlichen Luftverkehr leisten.