CFM entwickelt einen Hybridmotor, der das Beste aus Propeller und Fan vereint. Er wird bald in einem Superjumbo mitfahren.
Es war von Anfang an klar, dass der CFM-Triebwerksbauer das Projekt nicht ohne einen Flugzeugbauer abschließen konnte. Für sein neues Triebwerk, das die Geschwindigkeit und Leistung eines Turbofan-Triebwerks mit der Wirtschaftlichkeit eines Turboprop-Triebwerks kombiniert, ist eine „engere Integration als je zuvor mit den Flugzeugherstellern“ erforderlich, hieß es im Juni.
Jetzt hat das Unternehmen, das zu 50 Prozent aus GE Aviation und zu 50 Prozent aus Safran besteht, einen Partner gefunden: Airbus wird dafür sorgen, dass das Rise-Projekttriebwerk (das Akronym bedeutet Revolutionary Innovation for Sustainable Engines) abheben kann. Das gaben die Unternehmen auf der Farnborough Airshow bekannt.
Weniger Kraftstoff, weniger Lärm
In der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts wird ein Airbus A380-Testflugzeug mit einem Triebwerk abheben, das ganz anders aussieht als bisher. Rise sieht aus wie ein Propeller, ist aber eine Mischung aus Fan und Turboprop. Zentral ist die offene Anordnung der Rotoren.
Während die Lüfterkästen, die normalerweise jeden Lüftermotor begleiten, „eine aerodynamische Funktion erfüllen, ist ihre Hauptfunktion struktureller Natur“, erklärt Chris Lorence, Chefingenieur von GE Aviation, in einem Blogbeitrag. Das Problem: Sie wiegen viel.
Größere Lüfterblätter
Das offene Design reduziert sowohl das Gewicht als auch den Luftwiderstand. Durch das Entfernen des Gehäuses können Sie auch größere Lüfterblätter bauen. „Der Lüfter kann so groß sein, wie es aus aerodynamischer Sicht erforderlich ist“, sagt Lorence.
Das Triebwerk ist etwas größer als ein GE9X-Triebwerk, das die zukünftige Boeing 777X antreiben wird, das größte Triebwerk, das derzeit von einem Flugzeug angetrieben wird. Durch den Wegfall des Gehäuses, wie beim neuen CFM-Triebwerk, kann eine deutlich verbesserte Treibstoffeffizienz erreicht werden, während die gleiche Geschwindigkeit wie bei aktuellen Schmalrumpfflugzeugen geboten wird.
Skizze des Rise Open-Lüfters. Bild: CFM
Auch leiser
Das neue offene oder Propfan-Fan-Triebwerk verbraucht mehr als 20 Prozent weniger Kraftstoff und verursacht damit mindestens 20 Prozent weniger CO2-Emissionen als aktuelle Motoren. Doch damit sind die Partner nicht zufrieden. Der neue CFM-Motor soll auch für den Einsatz mit Wasserstoff oder nachhaltigen Kraftstoffen bereit sein.
Auch die Geräuschkulisse im Cockpit soll ähnlich sein. Motoren werden auch durch weitere Innovationen in der Produktion effizienter, darunter Fanschaufeln aus Verbundwerkstoffen.
Das ist seit 60 Jahren ein Problem
Die Open-Fan-Technologie ist nicht ganz neu. Forscher begannen vor etwa 60 Jahren, damit zu experimentieren, und in den 1970er Jahren blühte es wirklich auf. Aufgrund des Ölpreisschocks suchten Ingenieure weltweit nach effizienteren Flugzeugtriebwerken. Doch als sich der Ölpreis erholte, gerieten diese Projekte in den Hintergrund.
Schließlich entwickelte und testete GE Mitte der 1980er Jahre den Demonstrator des GE36 Unducted Fan-Triebwerks im Flug. Der Motor basierte auf einem vorderen Lüfter, der von einer eigenen Turbine angetrieben wurde, während der hintere Lüfter von einer anderen Turbine angetrieben wurde, die sich in die entgegengesetzte Richtung drehte.
Die hinteren Blätter drehen sich nicht
2017 hat Safran ein überarbeitetes Konzept entwickelt und anschließend in der Praxis getestet. Beide Modelle verfügten über zwei Sätze von Lüfterflügeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehten.
Der offene CFM-Lüfter-Demonstrator basiert auf Konzepten, weist jedoch eine wesentliche Änderung auf: Der Satz hinterer Blätter dreht sich überhaupt nicht. In der Tat handelt es sich laut Motorenhersteller um Statoren, dh feste Bestandteile des Motors, die den Luftstrom auf die effizienteste Weise lenken können. Auf diese Weise können ähnliche Drehzahlen wie bei konventionellen Turbofan-Triebwerken erreicht werden und gleichzeitig nicht nur effizienter, sondern auch leiser sein.
Bodentests in den USA, Flugtests in Europa
Ob all diese Theorie auch den Praxistests standhält, bleibt abzuwarten. Zunächst wird CFM den Motor am Boden testen. Dies geschieht im Flugtestzentrum von GE Aviation in Victorville, Kalifornien.
Die zweite Phase findet auf dem Flugtestgelände von Airbus in Toulouse statt. Für diese Testflüge wird der offene Lüftermotor unter der Tragfläche eines speziell konfigurierten und ausgestatteten Airbus A380-Testflugzeugs montiert.
Frühe Tests
Darauf muss der Super-Jumbo natürlich vorbereitet sein. Laut Airbus müssen mehrere Flugzeugsysteme modifiziert und im Vorfeld getestet werden, um sicherzustellen, dass der Airbus A380 wirklich für den Flugtest des neuen Triebwerks geeignet ist.
Im Inneren des Testflugzeugs werden auch Workstations für Flugtestingenieure und Techniker installiert, die die Flugleistung der verschiedenen installierten Sensoren überwachen und messen. Dazu wird das Flugzeug mit Hunderten von Sensoren ausgestattet, darunter Mikrofone, Beschleunigungsmesser, statische Drucksensoren und Kameras.
Die Position der Motoren ist noch unklar
Wann genau die neue Motorengeneration einsatzbereit sein wird, ist noch unklar. Ursprünglich, Mitte der 1930er Jahre, gab der CFM es als Richtlinie an. Aber ein neuer Motor erfordert auch ein neues Flugzeug. Und jemand muss es entwickeln. Ein sicherer Kandidat dürfte das Airbus-Wasserstoffflugzeug sein, das der Hersteller 2035 auf den Markt bringen will.
Abweichende Anordnungen sind möglich. Bild: Airbus
Die Flugzeuge, die mit den neuen CFM-Triebwerken fliegen, könnten ganz anders aussehen als die aktuellen Flugzeuge. Warum: Es ist noch völlig offen, wo neue Motoren in Flugzeugen eingebaut werden, wenn sie auf den Markt kommen. Eine Flügelposition, wie sie heute üblich ist, ist ebenso möglich wie eine Position unter dem Flügel bei einem Hochdecker wie dem Avro RJ Jumbolino. Auch eine Montage auf der Rückseite des Leitwerks ist denkbar.