Realisierung von Überschallflugzeugen
Antriebssysteme und Triebwerke in kommerziellen Flugzeugen basieren schon seit Jahrzehnten auf der gleichen Technologie. Eine stärkere Globalisierung und eine Zunahme der Flugreisen setzen die Industrie jedoch unter Druck, die neuesten Forschungsergebnisse zu extrem schnellen Flugzeugen anzuwenden. Das EU-finanzierte LAPCAT-Projekt ("Long-Term Advanced Propulsion Concepts and Technologies") untersuchte, wie die Forschung zu Antriebssystemen für Überschallflüge gefördert werden kann. Das Projekt untersuchte wichtige Antriebstechnologien, die erforderlich sind, um die Reisezeit von Langstreckenflügen deutlich zu verringern und um diese mit hohen Geschwindigkeiten von 4 bis 8 Mach durchzuführen. Herkömmliche Strahltriebwerke sind hierfür nicht geeignet und müssen durch moderne luftatmende Triebwerke ersetzt werden. Das LAPCAT-Projekt untersuchte diesbezüglich den Antrieb, die Struktur, die Kühlung sowie die Integration von Systemen in die Zelle und definierte Schnittstellen und die Interaktionen zwischen der Aerodynamik und dem Antrieb. Hierzu gehörten auch Methoden zur Abschätzung der Leistung der Zelle und des Antriebs (Lufteinlass, Brennkammer, Düse) während des Prozesses des Systemdesigns. Das Projekt legte dar, wie diese neuen Aspekte vorgeschlagener zukünftiger Antriebstechnologien unter Durchführung von Experimenten und numerischen Simulationen validiert werden können. Beispielsweise wurde beschrieben, wie komplizierte Komplettsimulationen realisierbar sind, wobei die Netto-Schubleistung, der Auftrieb, Begrenzungen des Windkanals und heiße Umgebungen Berücksichtigung finden. Solche Verifikationen erfordern moderne 3D-Technologien wie die numerische Strömungsmechanik (CFD) zur Berechnung der Aerodynamik. Aufgrund der neuen Flughöhen und Fluggeschwindigkeiten müssen zudem die Umweltauswirkungen sowie die Auswirkungen des Überschallknalls berücksichtigt werden. Wege, weg vom Kerosin hin zum Wasserstoff oder Flüssigmethan als Treibstoff zu gelangen, wurden ebenfalls erforscht. Das Projekt konnte anhand dieser Überlegungen und neuer Methoden den Überschall-Flugverkehr voranbringen und für den zukünftigen Weg eine Vielzahl an Möglichkeiten aufzeigen.
