50 Prozent weniger Treibstoffverbrauch, um 12 Dezibel gesenkter Lärmpegel beim Start: So lauteten 1997 Prognosen für die Passagierflugzeuge des Jahres 2010.
EINEN DEUTLICH GERINGEREN Spritverbrauch der Passagierflugzeuge, kleinere, aber effizientere Triebwerke, weniger Lärm beim Start: Dies alles und noch viel mehr hatte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Mitte der 1990er-Jahre vorausgesagt (bild der wissenschaft 5/1997, „Flug in die Zukunft”). 2010 sollten die attraktiven Prognosen erfüllt sein, im Rahmen mehrerer Forschungsprogramme rund um das Leitkonzept „Engine 3E”. Kalendarisch sind wir in der Luftfahrt-Zukunft angekommen. Sind die Versprechen verwirklicht?
Bis 2010 sollte laut DLR der Kerosinverbrauch von Passagierflugzeugen durchschnittlich um die Hälfte gesunken sein – von 3 Litern (1997) auf 1,5 Liter pro Sitz und pro 100 Kilometer. Indes: „Bei den genannten 3 Litern handelte es sich um den Minimalwert für das damals beste Flugzeug mit den besten Triebwerken unter optimalen Bedingungen”, dämpft Andreas Döpelheuer vom DLR-Institut für Antriebstechnik in Köln die Erwartungen. „Der Durchschnittswert lag 1997 auch wegen älterer Flugzeuge in der Flotte deutlich darüber, bei knapp 5 Litern.” Berechnen die DLR- Ingenieure heute mit den früheren Vorgaben einen Optimalwert, kommen sie auf einen Verbrauch von 2,2 Liter pro 100 Kilometer und Passagier. Mit den anvisierten 1,5 Litern hat man 1997 anscheinend den Mund zu voll genommen.
Eine weitere Prognose galt dem Ausstoß von Stickoxiden (NOx). Aus der Verbrennung einer Tonne Kerosin entstanden 1997 zwischen 8 und 20 Kilogramm NOx. Bis 2010 sollten es um mehr als 70 Prozent weniger werden. Der Trick: „Magere” Verbrennung mit überschüssiger Luft in der Brennkammer der Turbine. „Solch drastische Absenkungen sind in Prüfständen teilweise demonstriert worden, unter optimalen Bedingungen”, sagt Döpelheuer. „Aber Sicherheitsaspekte haben bisher die Einführung der Magerverbrennung verhindert – zum Beispiel Instabilitäten bei der Verbrennung sowie schlechteres Wiederzündverhalten bei Triebwerksausfall.” Daher liegt der NOx-Ausstoß pro Tonne Kerosin noch heute in derselben Größenordnung wie 1997, Tendenz leicht sinkend.
Eine weitere Annahme der DLR-Ingenieure 1997: Der Kern der Triebwerke wird künftig immer kleiner, während der Fan – der Schaufelkranz vorne an der Turbine – stetig größer wird und langsamer läuft, somit auch leiser. Diese Vorhersage hat sich bewahrheitet. Genauso wie die, dass Flugzeuge immer leisere Starts hinlegen. Um wie viele Dezibel hat der Geräuschpegel im Schnitt abgenommen – etwa um 12 Dezibel (dB), wie damals prophezeit? „Die vom DLR für diese Prognose zugrunde gelegte Technologie mit sehr langsam laufenden Fans ist noch nicht in den neuesten Triebwerken berücksichtigt”, bedauert DLR-Triebwerksakustiker Ulf Michel in Berlin. Immerhin ist der Geräuschpegel beim Start seit Mitte der 1990er-Jahre um etwa 6 dB niedriger geworden.
Und die Entwicklung geht weiter. Das Unternehmen MTU Aero Engines hat zusammen mit der Ideenschmiede „Bauhaus Luftfahrt” ein ambitioniertes Vorhaben gestartet: 30 Prozent Kohlendioxid-Reduzierung bis 2035. Die Schlüsselkomponenten des Projekts „Clean Air Engine”, kurz „Claire”, sind das innovative Getriebe und der Wärmetauscher in der CO2-Spar-Turbine. „Das neue Triebwerk wurde in der Boeing 747 und im Airbus A 340 getestet. Es hielt die Belastungen aus, Turbine und Fan laufen im Optimum”, berichtet Odilo Mühling, Sprecher von MTU Aero Engines. Das neu entwickelte Getriebe lässt den Fan langsamer und leiser laufen. Die Turbine hingegen dreht so schnell, dass sie in einigen Bereichen nur im Ultraschallbereich hörbar ist. „Die Geräuschminderung sollte deutlich höher ausfallen als die bislang erreichten 6 dB”, erwartet DLR-Forscher Ulf Michel. Deirdre Ann Weber■
