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12 takeoff D A S F A C C I N F O R M A T I O N S M A G A Z I N POWERING A BETTER WORLD: Umweltfreundliche Rolls-Royce Triebwerke Die kontinuierliche Reduktion von Emissionen und Lärm bleibt ein entscheidender Faktor in der Entwicklung der zukünftigen Generationen von Flugzeug-Strahl - triebwerken. Doch Antriebe zu konzipieren, die sowohl optimale Leistungen als auch geringe Emissionen erzielen, stellt eine der größten Herausforderungen für Luft fahrtingenieure dar. >> Erhöhte Temperaturen ver bes - sern den thermodynamischen Kreis - prozess und erhöhen die Ausnützung des zugeführten Treibstoffes. Seit den 1960er Jahren hat sich der Treibstoffverbrauch pro Passagier aufgrund optimierter Triebwerks - technologien und gewichtssparender Flugzeugkonzepte mehr als halbiert – diese Entwicklung hat einen direkten Nutzen für die Reduktion des CO2-Ausstoßes. Allerdings haben erhöhte Verbrennungstemperaturen auch nachteilige Effekte, die es zu verbessern gilt. Bei sehr hohen Temperaturen entstehen durch die chemische Verbindung von Stickstoff mit Sauerstoff, die beide in der Atmosphäre vorkommen, die sogenannten Stick - oxide (NOx), die im Abgasstrahl freigesetzt und die Entstehung von saurem Regen sowie die Bildung von Ozon und in weiterer Folge von Smog in Bodenhöhe fördern. Je höher die Triebwerksgastemperatur und je länger Sauerstoff und Stickstoff in diesem Gas hohen Temperaturen ausgesetzt sind, desto größer ist daher auch die Emission von NOx. Fortschrittliche Verbrennungstechnologie beschäftigt sich bereits seit längerem mit dieser Thematik. Nebenprodukte im Abgasstrahl eines modernen Flugtriebwerkes wie Ruß, Rauch, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid konnten praktisch gänzlich eliminiert werden. Auch die Emission von Stickoxiden konnte weiter reduziert werden. Dafür sorgt vor allem eine wirksame Brennkammergestaltung, die das Luft/Treibstoffgemisch am un günstig langen Verweilen an den heißesten Brennkammerbereichen hindert und Temperaturspitzen im Gas abmindert. Große Fortschritte hat die Luftfahrtindustrie in den letzten dreißig Jahren bei der Lärmreduktion ge - macht. Um rund 20 dB – eine Verminderung um das Vierfache – wurde der Lärmpegel von Flugzeugen in diesem Zeitraum durch den Einsatz verbesserter Technologien ge - senkt. Da die Anzahl der Flugzeuge stark zunehmen wird, wird verstärkt regulatives Augenmerk auf die Lärmemission sowohl in der Startals auch Landephase gelegt. Die neue Generation von speziell ver - wundenen und gepfeilten Fan - schaufeln, wie sie Rolls-Royce bei den Triebwerken Trent 900 für den A380 und Trent 1000 für die Boeing 787 einsetzt, leisten zusammen mit neuartigen Konzepten der Triebwerksverkleidungen einen wichtigen Beitrag zur weiteren Lärmminderung.
D A S F A C C I N F O R M A T I O N S M A G A Z I N Die ständige Weiterentwicklung der Gasturbinen-Technologie hat seit den 1960er Jahren erhebliche Verbesserungen gebracht. Die Forderung nach einer kontinuierlichen Reduktion der Kosten und Umweltbelastungen machen jedoch unter Umständen eine Abkehr von der konventionellen, an ihre Grenzen stoßenden Gasturbinen-Architektur notwendig. Das Trent 1000 – das Launch-Triebwerk der Boeing 787 – zum Beispiel verfügt als „more electric engine“ über zusätzliche elektrische Systeme, die sich in bestimmten Flugphasen in deutlich geringerem Treibstoffverbrauch – und damit niedrigeren Emissionen – auswirken. Weitere grundlegende Änderungen sind die Abschaffung des pneumatischen Systems und die Umstellung auf Energieerzeugung durch ins Triebwerk integrierte Generatoren. Der dadurch ermöglichte Einsatz von berührungslosen Elektro-Mag netlagern (ähnlich dem Magnet schwebebahn-System) könn te es letztlich ermöglichen, das herköm mliche Trieb werks schmieröl- Sys tem gänzlich zu ersetzen. Rolls-Royce macht weiterhin gute Fortschritte im Hinblick auf die Erreichung der internationalen Ziele, die im Jahr 2000 vom europaweiten Advisory Council for Aeronautics Research (ACARE) in einer gemeinsamen Technologieagenda formuliert worden sind. Schwerpunkte der Agenda sind die Halbierung der Lärmemissionen und eine Reduktion der NOx-Emissionen um 80 Prozent bis zum Jahr 2020. Unabhängig davon, ob Flugzeughersteller und Kunden eine weitere Optimierung der Gasturbinen-Technologie oder aber Schritte in eine grundlegend neue Richtung fordern, werden zukünftig neue Entwicklungen auf einem idealen Zusammenwirken wirtschaftlicher und ökologischer Bedingungen sowie technischer Machbarkeit Enviro.aero clearer vision cleaner skies Über die Auswirkungen der Luftfahrt auf die Umwelt kursieren viele Mythen und Unwahrheiten. Die gesamte Luftfahrtindustrie steht derzeit wegen ihres Beitrages zum Klimawandel stark unter Kritik und viele der positiven Schritte, die von der Industrie zur Senkung der Emissionen gesetzt werden, bleiben unbeachtet. Dies ist der Grund, warum die Air Transport Action Group (ATAG), der einzige weltweite Industrieverband, der Organisationen und Unternehmen quer durch die Luftverkehrsbranche vereint, die Initiative Enviro.aero entwickelt hat. Die Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, sich den Gegnern der Industrie zu stellen und das Gleichgewicht in der öffentlichen Debatte über die Luftfahrt und die Umwelt wieder basieren. Was auch immer die Zukunft bringt, das Streben, Mehrwert durch innovative technische Lösungen zu erbringen, bleibt wichtiger denn je.
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