Ein kostengünstiges und umweltfreundliches Flugzeugmotorenkonzept unterstützt den kleinen Luftverkehr
Das ausgedehnte EU-finanzierte Programm Clean Sky, eine gemeinsame öffentlich-private Partnerschaft zwischen der EU und der europäischen Luftfahrtindustrie, unterstützt die Verringerung der Emissionen und des Lärms von Flugzeugen. Im Rahmen von Clean Sky 2 entwickelte das Projekt CS2 WP714 DE eine wegweisende Triebwerksarchitektur mit hoher Leistungsdichte für den kleinen Luftverkehr.
Nichts ist identisch
Bei der Technologie von Flugzeugtriebwerken befassen sich mehrere Architekturen mit Flugzeuggröße, Reiseflughöhe und Flugentfernung. Kolbenmotoren verwenden zum Antrieb des Kolbens heißes Gas aus der Kraftstoffverbrennung. Der Kolben dreht die Kurbelwelle und damit den Propeller. Abgase sind ein Abfallprodukt. Turbopropellermotoren (Turboprops) sind auch Verbrennungsmotoren; Abgase sind jedoch das Hauptprodukt. Sie treiben die Turbinen an, welche die Zahnräder und die Propeller drehen. Normalerweise sind Turboprop-Flugzeuge in höheren Lagen und höheren Geschwindigkeiten am effizientesten. Kolbenmotoren sind weniger leistungsstark und werden hauptsächlich in kleineren Flugzeugen eingesetzt. Der Koordinator des Projekts CS2 WP714 DE Vincent Maginot von Danielson Engineering erklärt: „Die vorhandene Kolbentechnologie für den niedrigen Leistungsbereich (allgemeine Luftfahrt oder kleine Zubringerflugzeuge) steht vor mehreren Herausforderungen. Entweder wird Bleibenzin [Flugbenzin (AvGas)] mit hohem Kraftstoffverbrauch pro Leistungseinheit oder Jet A [eine Mischung aus Kerosin] mit geringer Leistung pro Volumeneinheit [Leistungsdichte] verbrannt.“ AvGas als bleihaltiger Kraftstoff unterliegt in Europa Einschränkungen, ist teurer als Jet A und oft weniger verfügbar. Ziel war es daher, einen Kolbenmotor mit hoher Leistungsdichte, geringem Kraftstoffverbrauch für einen bestimmten Leistungsbereich und einer Leistung von bis zu 300 kW (ca. 400 PS) bei niedriger Drehzahl zur Geräuschreduzierung zu entwickeln.
Vorwärts und aufwärts
Der neuartige Motor SR460 mit sechs Zylindern ist die Weiterentwicklung des 4-Zylinder-Kolbenmotors SR305 mit 230 PS, welcher derzeit von SMA hergestellt wird. Maginot erläutert: „Danielson Engineering und DFM Europe haben das Design der gesamten Motorarchitektur unter Berücksichtigung thermomechanischer Belastungen, Gewichtsüberlegungen und moderner Materialien verbessert. Darüber hinaus wurde das Motorkühlsystem zur Verbesserung der Motorleistung und -zuverlässigkeit entwickelt. Gleichzeitig müssen die Luftfahrtspezifikationen für Parameter wie Sicherheit, Feuerbeständigkeit und Einhaltung der Umweltbestimmungen erfüllt werden.“ Das System zur Temperaturregulierung war von Anfang an ein wichtiger Gesichtspunkt und lieferte noch größere Vorteile als erwartet. Der Hauptwärmetauscher ist ein Ölkühler. Dieses Konzept wurde für zwei Konfigurationen getestet. Darüber hinaus trug die Verwendung von inhärenten Quellen wie mechanischen Vibrationen zur Verbesserung der Wärmeübertragung ohne finanzielle Kosten erheblich zur Gesamtleistung des Motors bei.
Eine neue Triebwerksarchitektur hebt ab
Das Projekt CS2-WP714-DE hat vier verbesserte Motoren erfolgreich prototypisiert und getestet. „In nur drei Jahren haben wir Prototypen angefertigt, die eine wichtige Alternative zu herkömmlichen Kolbenmotoren auf Benzinbasis und kleinen Turboprop-Motoren darstellen. Die Prototypen verringern den Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum Turboprop bei gleichem Leistungsbereich um 50 bis 60 % und verwenden erschwinglichen sowie verfügbaren Kraftstoff mit geringer Umweltbelastung. Sie werden unsere an der nächsten Phase, der Installation und Optimierung des Motors arbeitenden Kollegen direkt unterstützen. Jetzt können die Kollegen die Motorarchitekturen auf einen höheren Technologie-Reifegrad bringen“, erläutert Maginot. Der Markt für den kleinen Luftverkehr kann sich auf eine wettbewerbsfähige Alternative zu aktuellen Motoren freuen. Diese senkt auch den CO2-Ausstoß, beseitigt den Bedarf an Bleibenzin und verringert Lärm.
Schlüsselbegriffe
CS2-WP714-DE, Motor, Leistung, Flugzeug, Kraftstoff, Kolben, Lärm, Turboprop, kleiner Luftverkehr, AvGas
