Ruß- und Stickoxidreduzierte Brennkammerkonzepte
Ziel der Entwicklung von Ruß- und Stickoxidreduzierten Brennkammerkonzepten ist die möglichst weitgehende Vermeidung von Schadstoffen des Verbrennungsprozesses, insb. von Stickoxiden (NOx) und Rußpartikeln, wobei letztere als Kondensationskeime maßgeblich ursächlich für die Bildung klimaschädlicher Kondensstreifenzirren verantwortlich sind. Erreicht werden kann dies durch eine homogenere Vermischung von Brennstoff und Luft innerhalb der Brennkammer. Zur Vermeidung von Stickoxiden […]
Neue Werkstoffe und Bauweisen
Wichtige Themen bei der Erforschung neuer Werkstoffe und Bauweisen sind die Entwicklung, Qualifikation und Zulassung von Leichtbaukonzepten. Hier kommen bionische Strukturen durch additive Fertigung oder Kompositbauteile bspw. für Fan oder Hochtemperaturbauteile in Gasturbinen infrage. Zur Realisierung von Gewichtseinsparungen und eine Perfektionierung von Bauteiloberflächen besteht Forschungsbedarf hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, Prozesssicherheit und Leistungsfähigkeit bei der additiven Fertigung […]
Getriebetechnologien
Die Einführung eines Untersetzungsgetriebes erlaubt die Entkopplung des Fans von der Niederdruckturbine, wodurch der große Fan langsamer und die Niederdruckturbine schneller drehen kann, was wiederum niedrige Fan-Druckverhältnisse, hohe Nebenstromverhältnisse und somit eine Verbesserung des Vortriebswirkungsgrads und der Komponentenwirkungsgrade sowie eine geringere Lärmemission ermöglicht. Durch die höhere Leistungsaufnahme bei höheren Drehzahlen können zudem mehrere Stufen der […]
Neue Kreisprozesse und Konfigurationen
Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat die Gasturbine bereits eine hohe Technologiereife erreicht. Für eine deutliche Effizienzsteigerung des Gasturbinenantriebs ist daher die Untersuchung fortschrittlicher Kreisprozesskonzepte und Antriebskonfigurationen notwendig. Vor diesem Hintergrund rückt daher auch die Entwicklung fortschrittlicher Kreisprozesse in den Fokus, die zusätzliche Potentiale abseits des klassischen Joule-Prozesses nutzenbar machen. Ein Beispiel hierfür ist die […]
Fertigungstechnologien & Digitalisierung
Digitale Zwillinge spielen in den letzten Jahren auch und vor allem im Antriebsbereich eine zunehmend wichtigere Rolle. Die digitalen Zwillinge werden perspektivisch schon in der Auslegungsphase erzeugt, um einen digitalen Faden über die gesamte Herstellroute sicherzustellen, der sich über die Fertigungs- und Betriebsphase mit Realdaten anpassen lässt und dadurch bspw. optimierte Wartungsintervalle im Betrieb ermöglicht. […]
Wasserstoffverbrennung
Die wesentlichen Herausforderungen im Bereich der Wasserstoffverbrennung liegen in der Gewährleistung einer ausreichenden Sicherheit (z.B. gegen Flammenrückschlag) sowie in der Beherrschung hoher Temperaturen, bezogen sowohl auf die Widerstandfähigkeit der Werkstoffe in Brennkammer und Turbine als auch auf die Vermeidung der Bildung und Emission von Stickoxiden. Um den Kraftstoff dauerhaft unter sicheren Bedingungen und im gewünschten […]
Wasserstoffbrennstoffzelle
Für den Luftverkehr bestehen größere Herausforderungen für eine Elektrifizierung als beim bodengebundenen Verkehr. Maßgebliches Kriterium für Luftfahrzeuge ist deren Gewicht, daher sind insbesondere die Anforderungen an das Leistungsgewicht des Antriebs und die Energiedichte des Energieträgers im Vergleich erheblich höher. Gleichermaßen sind die Sicherheitsanforderungen und Umgebungsbedingungen in der Luftfahrt kritisch für den Entwurf des Antriebssystems. In […]
Wasserstoff- und Energiespeichersysteme
Die Speicherung von Wasserstoff als komprimiertes Gas erfordert massive Drucktanks, was einen erheblichen Nachteil für die Gewichtsbilanz mit sich bringt. Selbst Flüssigwasserstoff erfordert aufgrund seines hohen Volumens im Vergleich zu flüssigen kohlenstoffbasierten Kraftstoffen wie Kerosin erhebliche Anpassungen des Flugzeugdesigns im Vergleich zu aktuellen Flugzeugen. Die kryogene (tiefkalte) Speicherung von Wasserstoff bei -253 °C stellt hohe […]
Elektrische Systeme
Voll-elektrische Antriebe zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Batterien können dabei große Energiemengen in kurzer Zeit abgeben, was sie besonders für leistungsintensive Flugphasen wie den Start geeignet macht. Ihr volles Potenzial können batterieelektrische Antriebe derzeit vor allem in kleineren Luftfahrzeugen entfalten. Aufgrund der begrenzten Energiedichte verfügbarer Batterien beschränkt sich ihr Einsatz aktuell auf Sport- […]
Erweiterung von Auslegungsfähigkeiten und Testing
Hochgenaue multiphysikalische und interdisziplinäre numerische Simulationsverfahren wie auch virtuelle Systeme helfen bei der Ableitung innovativer Designansätze sowie angepasster Auslegungsregeln und ermöglichen stark verkürzte Entwicklungszeiten sowie eine erhebliche Risikoreduzierung in der Entwicklung neuer Luftfahrttechnologien. Ein besonderes Augenmerk wird zukünftig auf der Schaffung eines verbesserten Verständnisses bei der Klimawirkung verschiedener Antriebstechnologien liegen. Hinsichtlich der Klimawirkung des aus […]