Neue Forschung am Open-Rotor Zukunftsantriebe

Nicht nur vor dem Hintergrund großer Schwankungen der Treibstoffpreise und neuer Klimavorgaben für den Luftverkehr sehen sich international die Hersteller von Triebwerken und Verkehrsflugzeugen vor der Herausforderung, effizientere Antriebe zu entwickeln. Boeing, Rolls-Royce, RUAG Aerospace und Deharde Maschinenbau sind nun ein gemeinschaftliches Forschungsabkommen eingegangen, um das Potential treibstoffeffizienter Open-Rotor Antriebstechnologie für künftige Verkehrsflugzeuge weiter zu erforschen.

Bei den neuen Forschungen wird jeder der beteiligten Partner spezielle Technologien und Verfahren einbringen. Tests mit einem Modell eines Konzeptflugzeugs mit Open-Rotor-Triebwerken sind dabei für Anfang 2010 im RUAG Niedergeschwindigkeits-Windkanal in schweizer Emmen geplant.

Rolls-Royce trägt mit der Antriebsdesign-Expertise seiner britischen und deutschen Standorte zum Projekt bei. Boeing entwickelt die integrierte Flugzeugzelle des Windkanalmodells. Das Windkanalmodell wird von Deharde Maschinenbau aus Varel hergestellt. Die Erfahrung von RUAG bei der Simulation von gegenläufigen Open-Rotor-Antrieben wird in das Modell mit eingehen.

Das Open-Rotor-Konzept, auch als Open Fan bekannt, nutzt im Kern ein herkömmliches Triebwerk. Zusätzlich werden aber zwei große, gegenläufige und vielblättrige Schaufelräder mit Sichelprofil verwendet. Ein herkömmliches Jet-Triebwerk beschleunigt heutzutage sehr wenig Luft sehr schnell. Auch das Open-Fan nutzt ein vorgeschaltetes Triebwerk als Antrieb für die großen Schaufeln. Doch Open Rotor würde bis zu 60 mal mehr kalte Luft als Schubstrahl nach hinten abgeben. Daher kann das Jet-Triebwerk auch langsamer laufen. Das Konzept verspricht eine Treibstoffersparniss von bis zu 30 Prozent.

Kein Wunder, dass sich Fluggesellschaften nach den neuen Triebwerken die Finger lecken und sich die Flugzeughersteller mit klaren Forderungen nach radikal neuen Flugzeugen konfrontiert sehen. So stellte easyJet 2007 auf Basis des Open-Rotor-Konzeptes seine Ideen eines "ecoJets" vor, mit dem die Airline bis zum Jahr 2015 den CO2-Ausstoß um die Hälfte reduzieren wollte.

Die Nachteile des Konzepts sind für die Industrie und dabei vor allem für die Flugzeug-Hersteller allerdings nicht von der Hand zu weisen: Die Open-Rotor-Triebwerke erfordern aufgrund der großen Durchmesser völlige neue Flugzeug-Konstruktionen, was einen erheblichen finanziellen Aufwand für die Hersteller bedeuten würde. Hinzu kommt eine erhöhte Lärm-Emission durch die offene Bauweise. Auch dazu sind weitere Forschungen notwendig. In den USA forschen daher GE Aviation und die NASA ebenfalls bereits an der Open-Rotor Technologie. Bevor der Open Rotor kommt, könnte es dennoch noch etwas länger dauern.

Open Fan vs. Geared Turbofan

Eine von außen weniger sichtbare Revolution in der Triebwerkstechnologie nähert sich dagegen mit den Geared Turbofan-Triebwerken (GTF) bereits heute der Serie. Im Gegensatz zu Rolls-Royce und GE setzen MTU Aero Engines sowie Pratt & Whitney dabei auf die sparsameren Turbofan-Triebwerke.

Auch das GTF-Konzept nutzt im Kern ein herkömmliches Triebwerk. Doch statt einer gemeinsamen Welle, werden Fan und Niederdruckturbine durch ein Untersetzungsgetriebe entkoppelt und können so immer im optimalen Drehzahlbereich betrieben werden. Zwar bringt die Getriebebox zusätzliches Gewicht mit sich, doch kann die Niederdruckturbine kleiner gestaltet werden und so den Gewichtszuwachs ausgleichen. GTF verspricht aber immerhin eine Treibstoffersparnis von satten 12 bis 15 Prozent.

Der große Vorteil des Konzepts ist die leichte Adaptierbarkeit an bestehende Flugzeugtypen wie dem Airbus A320. Airbus hat bereits mit der Getriebefan-Flugerprobung eines PW1000G begonnen. Bombardier wird GTF-Triebwerke zudem für die neue CSeries einsetzen. Da aber auch das GTF an Durchmesser leicht zulegt ist es am Verkaufsschlager Boeing 737 nicht ohne weiteres einsetzbar.

Eine Entscheidung hinsichtlich der Antriebsart oder des Antriebzulieferers für ein künftiges Verkehrsflugzeug ist nicht zuletzt darum bei Boeing noch nicht getroffen. Man müsse zunächst das Zusammenspiel zwischen einem Open-Rotor-Antrieb und einem Flugzeugzellenkonzept besser verstehen, teilte Boeing zuletzt mit. Dazu dienen nun unter anderem die Forschungen in der Schweiz.

airliners.de