Die NASA hat ein neues Projekt ins Leben gerufen, um nachhaltigere Düsentriebwerkskonzepte zu entwickeln. Damit soll die nächste Generation von Flugzeugen „ultraeffizient“ werden, erklärt die US-Weltraumagentur in einer Mitteilung.
Ziel des Projekts „Hybrid Thermally Efficient Core” (HyTEC) ist es, den Treibstoffverbrauch einer Passagiermaschine um 10 Prozent zu reduzieren. Dafür soll ein hybrid-elektrisches Mantelstromtriebwerk (engl. „Turbofan“) entwickelt werden, das auch für den Einsatz neuer und nachhaltigerer Treibstoffe ausgelegt ist. Aktuell haben die meisten Passagiermaschinen ein Mantelstromtriebwerk, bei dem Luft eingesaugt und beschleunigt, was den Schub erzeugt.
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Kleinerer Kern ohne Schubverlust
In der ersten Projektphase suchten die Forscher*innen nach geeigneten Komponenten. Sie dauerte 3 Jahre und konzentrierte sich vor allem darauf, einen kleineren Kern zu konstruieren, ohne dabei an Schubkraft zu verlieren. Dadurch wäre weniger Treibstoff nötig, was das Triebwerk effizienter machen würde.
Dafür mussten Hitze und Druck im Kern des Triebwerks erhöht werden. Das erforderte auch neue bzw. verbesserte Materialien im Hochdruckverdichter (HPC), der Brennkammer und der Hochdruckturbine. Die Komponenten müssen den erhöhten Temperaturen standhalten können.
Zusammenarbeit mit GE Aeronautics
Der Fan, der die Luft ansaugt und vom Kern angetrieben wird, soll gleichzeitig vergrößert werden. Dadurch soll die umgesetzte Luftmenge und damit der Schub erhöht werden. Dafür arbeitet die NASA mit dem Triebwerkhersteller GE Aerospace zusammen. Ihr Triebwerkkonzept CFM RISE, das sie zusammen mit Safran Aircraft Engines entwickelten, soll die Basis für den Prototypen bilden.
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Sie nutzen ein sogenanntes „Open Fan“-Prinzip, bei dem die Ummantelung des Fans ausgespart wird. Ihr Konzept soll sogar 20 Prozent an Emissionen und Treibstoff einsparen. Sie hoffen, damit bis 2050 einen CO2-freien Flugverkehr zu ermöglichen.
Hybrides fliegen bis 2030
Ziel der jetzt beginnenden 2. Phase ist die Produktion eines Demonstrators für ein hybrid-elektrisches Flugzeug. Dabei wird je nach Bauweise permanent oder insbesondere für den Start zusätzlich zum Treibstoff elektrische Energie genutzt, um die Maschine auf die Flughöhe zu bringen. Das reduziert den Treibstoffverbrauch und damit den CO2-Ausstoß deutlich, ohne an Leistung einzubüßen. Bis 2030 soll das Konzept nicht nur fertig entwickelt sein, sondern auch schon in der nächsten Generation an Flugzeugen verbaut werden, erklärt die NASA.
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Aktuell ist vor allem die Bauweise ein Hindernis, 2 Formen von Energieumsetzung kombiniert werden müssen. Das kann sich unter anderem auf die Aerodynamik auswirken, weil die Flugzeuge schwerer werden.