Luft- und Raumfahrt Neue Flugzeugantriebe: Airbus und CFM testen Demonstrator eines offenen Lüfters

Um die Klimaziele bis 2050 der Luftfahrtindustrie zu erreichen, sind neue Antriebssysteme und -konzepte notwendig. Ein offener Lüfter könnte dazu beitragen, die Treibstoffeffizienz eines Flugzeugs zu steigern. Im Rahmen dessen testen Airbus und sein Triebwerkspartner CFM International den Demonstrator eines offenen Lüfters.

Die offene Lüftertriebwerksarchitektur gilt als vielversprechende Technologie, damit die Luftfahrtindustrie ihre Klimaziele bis 2050 umsetzen kann. Der offene Lüfter kombiniert den Kraftstoffverbrauch eines Turboprops mit der Leistung und Geschwindigkeit eines Turbofans. Im Vorfeld der realen Flugtests führen Airbus und sein Triebwerkspartner CFM Windkanaltests an einem offenen Lüfter-Demonstrator durch, um dessen aerodynamische und akustische Leistung zu untersuchen.

Treibstoffverbrauch minimieren

Die Entwicklung eines zukünftigen Flugzeugs beginnt bei Airbus mit der Reduzierung des Treibstoffverbrauchs. Eine verbesserte Aerodynamik kann einen großen Beitrag leisten, aber vor allem der Antrieb kann einen deutlichen Unterschied machen. Das aerodynamische Profil, der akustische Fußabdruck und die einfache Integration des offenen Lüfters sind entscheidende Faktoren im Vergleich zum Ultra-High-Bypass-Turbolüfter (Ultra-High Bypass Turbofan, UHBR).

Daher hat CFM, ein Joint Venture zwischen GE Aerospace und Safran Aircraft Engines, in den letzten drei Jahren im Rahmen seines Technologiedemonstrationsprogramms „Revolutionary Innovation for Sustainable Engines“ (RISE) einen entsprechenden Demonstrator entwickelt.

Vor der Flugerprobung erfolgt der Windkanaltest

Airbus und CFM wollen nun gemeinsam den offenen Lüfter erproben und sein Potenzial für den Einsatz in einem zukünftigen Flugzeug analysieren. Vor der Flugerprobung unterzieht man die offene Lüfterarchitektur und ihre Integration in das Flugzeug einem Windkanaltest. In dieser Testphase werden zwei "Minimum-Body-Modelle" eingesetzt: ein Modell im Maßstab 1:5,5 für Hochgeschwindigkeitstests und ein 1:7-Modell für Low-Speed-Tests.

Jedes Modell wird sowohl einzeln als auch mit einem maßstabsgetreuen Flügel getestet, um zu bewerten, wie die beiden interagieren. Für das Modell mit niedriger Geschwindigkeit wird die Prüfung auf Hochhubvorrichtungen wie Klappen und Vorflügel ausgeweitet. Die Tests finden in Windkanälen statt, die dem französischen Luft- und Raumfahrtlabor ONERA (hohe Geschwindigkeit) und DNW, einer niederländisch-deutschen Einrichtung in den Niederlanden (niedrige Geschwindigkeit), gehören. Beide liefern äußerst genaue Daten.

Die Hochgeschwindigkeitstests fanden Anfang des vergangenen Jahres bei ONERA statt. Sie sammelten experimentelle Daten, die es den Forschern ermöglichten, die Installationseffekte der Modelle und die Leistung des Propellers zu untersuchen. Anschließend wurden im Herbst Tests durchgeführt, die Start und Landung am DNW nachbildeten. Sie konzentrierten sich auf die aeroakustische Leistung des offenen Lüfters und die Interaktion mit Hochauftriebsgeräten.

Weil Triebwerke mit offenem Lüfter nicht kanalisiert sind, erfordert die Bewältigung des Lärms ihrer größeren Rotorblätter neue Designentscheidungen und neue Technologien auf Triebwerks- und Flugzeugebene. Nichtsdestotrotz müssen die Motoren weiterhin den akustischen Regulierungs- und Zertifizierungsanforderungen entsprechen.

Auf dem Weg zur Flugerprobung

Nach über 500 Teststunden neigt sich diese erste "Minimum Body"-Kampagne dem Ende zu. Der nächste Schritt besteht darin, anhand von 1:11 (hohe Geschwindigkeit) und 1:14 (niedrige Geschwindigkeit) vollständigen Flugzeugmodellen zu bewerten, wie sich ein offenes Lüfterantriebssystem auf die Flugzeugleistung auswirkt. Diese Modelle werden 2026 im Hochgeschwindigkeits-Windkanal von ONERA und im Niedriggeschwindigkeitswerk von Airbus in Filton, Großbritannien, getestet. Design und Produktion sind bereits im Gange.

 (se)

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