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Konstruktionswerkzeuge für Flugzeugtriebwerke zur Emissionsreduktion

Die Effizienzsteigerung von Flugzeugtriebwerken zur Minderung von Treibhausgasemissionen ist ein wichtiges Anliegen der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie. Um diese Bemühungen zu unterstützen, entwickelten EU-geförderte Wissenschaftler Werkzeuge zur Konstruktion von Turbinenschaufeln.
Konstruktionswerkzeuge für Flugzeugtriebwerke zur Emissionsreduktion
Die europäische Luft- und Raumfahrtindustrie befasst sich mit der Entwicklung innovativer Flugzeugkonstruktionen zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen. Bei der Verbrennung von Kraftstoff im Triebwerk entsteht CO². Daher sind Mechanismen zur Steigerung der Effizienz und Umweltfreundlichkeit der Motorkomponenten ein bedeutendes Forschungsgebiet.

Triebwerke saugen Luft an und komprimieren sie (erhöhen den Druck) unter Verwendung von Turbinenlüftern mit vielen Schaufeln. Verbrennung entsteht, wenn der Treibstoff in die Druckluft gesprüht wird und sich entzündet. Bei der Verbrennung entstehen heiße Abgase, die für Schubkraft – und natürlich auch für CO²-Emissionen – sorgen.Mit der EU-Finanzierung des Projekts "Turbulence and transition modelling for special turbomachinery applications" (TATMO) wollten europäische Wissenschaftler den spezifischen Kraftstoffverbrauch (SFC, Specific Fuel Consumption) verbessern. Der SFC ist der verbrannte Kraftstoff pro Stunde und Kilogramm Flugzeuggewicht. Auf diese Weise sollen die CO²-Emissionen langfristig um die Hälfte reduziert werden. Die Forscher konzentrierten sich auf die Konstruktion von Turbinenschaufeln zur Verbesserung der Effizienz in der Niedrigdruckturbine (NDT) des Gasturbinenmotors. Die Effizienz der NDT ist für den SFC und die Emissionen von besondere Bedeutung.

Die TATMO-Forscher entwickelten eine Konstruktionssoftware zur Erzeugung von numerischen Simulationen bestimmter Druckverteilungen in vollkommener Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen. Vergleiche von Modellen und Versuchsdaten boten entscheidende Erkenntnisse für bessere Berechnungen.

Die letztendliche Implementierung der TATMO-Tools kann durch eine effizientere Konstruktion der Schaufeln von Flugzeugtriebwerken zu einer bedeutenden Reduzierung der CO²-Emissionen führen. Zudem könnten die Tools sowohl die Kosten als auch die Zeit senken, die erforderlich sind, damit neue Flugzeugkonstruktionen auf den Markt kommen.

Insgesamt sollten die Ergebnisse von TAMTO die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie stärken und dabei helfen, die Erderwärmung zu bremsen.

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