Magere Verbrennung - umweltfreundlichere Luftfahrt
Der Einsatz ausreichend magerer Brennstoffgemische im Verbrennungsmotor sorgt für hohe Wirkungsgrade sowie geringe Emissionen. So könnten Durchbrüche im Bereich der mageren Verbrennung durchaus beim Starten und Landen wie auch bei Reisegeschwindigkeit zur Abschwächung der NOx-Emissionen von Flugzeugen beitragen. Trotz aller positiven Elemente der mageren Verbrennung - um von den Vorteilen zu profitieren, sind jedoch die Einspritzsysteme entscheidend. Das EU-finanzierte Projekt "Towards lean combustion" (TLC) hatte ebendieses Thema zum technischen Schwerpunkt und lenkte den Blick auf die Verbesserung der Stufen der mageren Verbrennung. Das TLC-Konsortium vereinte 19 Partner aus sechs Ländern Europas, darunter Forschungszentren, Universitäten, Labors und Experten für Flugtriebwerksbrennkammer-Technologie. Man richtete die Anstrengungen darauf, zu einer ausgereiften Anwendung für eine Einzelstufen-Ringbrennkammer zu kommen und setzte sich die signifikante Reduzierung von NOx-Emissionen in Bezug auf die lokale und die globale Luftqualität zum Ziel. An Einsektoren- oder Ringbrennkammern wurde eine Vielzahl von Experimenten durchgeführt, die der Realisierung dieser Ziele diente. Die Forscher befassten sich mit der Frage, wie ihre Leistung und Effizienz durch die besonderen Eigenschaften der Gasausstöße und Rußbildung betroffen sein könnten. Ruß, der vor allem aus Kohlenstoffpartikeln besteht, entsteht durch unvollständige Verbrennung, wenn durch einen Sauerstoffmangel der Brennstoff nicht vollständig oxidieren kann.Die Projektpartner arbeiteten zu diesem Zweck an der Anpassung modernster berührungsfreier laserbasierter Messverfahren, um die tatsächlichen Bedingungen in den Brennkammern beurteilen zu können. Diesen Ansatz verfolgten sie auch bei ihrer Anwendung in Experimenten zu verschiedenen Konzepten für Einspritzsysteme. Die TLC-Teammitglieder bewerteten auf experimentelle Weise das gesamte Spektrum der Betriebsbedingungen. Sie untersuchten Fragen der Selbstentzündung und des Flammenrückschlagrisikos und loteten die Grenzen der mageren Verbrennung aus. Zur Verwertung der Daten aus den Experimenten setzte man moderne CFD-Simulationen (computational fluid dynamics, CFD, numerische Strömungsmechanik) ein, wodurch die Kalibrierung der neuesten Codes in Emissionsvorhersagen erleichtert wird.
