Piezoelektrische Materialien für die Flugzeugsteuerung
Im Einklang mit den Vorgaben des Beirats für Luftfahrtforschung und Innovation in Europa (ACARE), nach denen die Umweltbelastung im Luftverkehr verringert werden muss, könnte eine aktive Steuerungstechnik ein möglicher Weg sein, um die Leistung von Flugzeugmotoren zu steigern und Schadstoffemission zu reduzieren. Das EU-finanzierte Projekt AEROPZT (Development of materials, processes, and means to enable the application of piezoelectric materials in aero engine controls) sollte daher eine präzise Steuerung von Fluidströmen für Verbrennungsprozesse entwickeln. Durch weitere aktive Steuerelemente können Instabilitäten bei der Verbrennung minimiert werden. Bislang traten beim Management und der Steuerung von Fluidströmen Probleme auf, die auf die Eigenschaften bestehender elektromechanischer und hydraulischer Aktuatoren zurückgehen, u.a. Frequenzänderungen, zyklische Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit unter schlechten Witterungsverhältnissen. Die Projektpartner von AEROPZT arbeiteten daher mit piezoelektrischen keramischen Materialien, um diese Einschränkungen zu überwinden und entwickelten Keramiken für einen breiten Temperaturbereich (-40 bis 180°C), allerdings mit ausreichender Differenz zur Curie-Temperatur. Neue Verkapselungssysteme und Aktuatordesigns sollten gewährleisten, dass die piezoelektrischen Komponenten zuverlässig in einer brennstoffbefeuchteten Umgebung arbeiten. Vor allem aber entwickelte das Projektteam piezoelektrische Aktuatoren, die die für ein Ventil zur stufenweisen Steuerung der Treibstoffzufuhr notwendige Kraft erzeugen. Die von AEROPZT entwickelten Technologien zur aktiven Steuerung bieten breites Anwendungsspektrum. Sie entsprechen nicht nur den Maßgaben der Clean Sky Initiative SAGE, sondern vereinfachen auch die Manipulation der Luftströmung für die Grenzschichtkontrolle und gewährleisten den sicheren Betrieb von Gasverdichtungssystemen.
Schlüsselbegriffe
Piezoelektrische Materialien, Flugzeugmotor, aktive Steuerung, AEROPZT, Aktuatoren
