Weiter, schneller und günstiger fliegen
Neue Verbrennungstechnologien, einschließlich der Magerverbrennung, werden im großen Umfang untersucht, um die immer strengeren Normen zu Flugtriebwerksemissionen einzuhalten. Alle internationalen Normen fordern, die Emission von Stickoxiden zu reduzieren, ohne dabei die Emission von Kohlenstoffmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Rauch zu erhöhen. Bei der Entwicklung emissionsarmer Brennkammern bietet die Magerverbrennungstechnologie das Potenzial zur Reduzierung der Stickoxidemissionen, insbesondere bei einem hohen Betriebsdruckverhältnis. Solch eine Brennkammer, bei der die Magerverbrennungstechnologie zum Einsatz kam, wurde zuvor von EU-geförderten Forschern entwickelt. Allerdings wurde sie nicht in einer Anlage getestet, in der der Druck des Kerntriebwerks simuliert wird. Mithilfe der EU-Finanzierung des Projekts LEVER (Lean burn control system verification rig) entwickelten die Forscher eine experimentelle Anlage, die bislang für Tests der Magerverbrennung fehlte. Derzeit wird der Druck des Kerntriebwerks in entsprechenden Anlagen noch über einen Durchflussregler in der Treibstoffzufuhrleitung simuliert. Mit diesem Konzept kann jedoch nicht das spezielle Luft-Treibstoff-Verhältnis, das bei einer stabilen Magerverbrennung herrscht, simuliert werden. In der neuen Testanlage wird über mehrere Brennersimulatoren Treibstoff eingespritzt, anstatt dass der komplette Treibstoff durch eine einzige Messblende fließt. Jeder der Brennersimulatoren stellt das Verhalten der Einspritzvorrichtungen des Triebwerks nach. Letztere verfügen über Treibstoffsteuerungsventile, und die Volumina der Treibstoffzufuhrleitungen sind so eingestellt, dass das Abflussverhalten jeder Einspritzvorrichtung emuliert wird. Die Brennersimulatoren besitzen Wandler mit hoher Bandbreite, die das sprunghafte Abfallen und Ansteigen des Treibstoffs messen können. In der LEVER-Anlage wird der Treibstoff gesammelt und wieder zurückgeführt. Das Treibstoffniveau bleibt stabil, damit kein Stickstoff entweicht, während der Treibstoff fließt und das System verlässt. Zu diesem Zweck wurde zwischen dem Treibstoff- und dem Stickstoffbereich eine Barriere hinzugefügt. Anhand der in LEVER durchgeführten Versuche können Ingenieure demonstrieren, dass mit der Magerverbrennungstechnologie die Emission von Stickoxiden und Rauch vermindert werden kann, während die Effizienz der Brennkammer gewahrt wird. Auf diese Weise wurde bereits die Leistung der ersten Magerverbrennungs-Steuersysteme – die deutlich komplexer als vorhandene Fettmischverbrennungssysteme sind – bewertet, bevor sie in der Flugerprobung zu Einsatz kommen.
Schlüsselbegriffe
Flugtriebwerke, Testanlage, Magerverbrennung, Stickoxide, LEVER
