Luftfahrt: Konsortium entwickelt neue Triebwerke für nachhaltige Flugkraftstoffe

Bochum – Der Wunsch zahlreicher Bürger/innen ist nachhaltiges und klimaneutrales Fliegen ohne schlechtes Gewissen. Doch die Luftfahrtindustrie steckt bei der Umstellung erst in den Anfängen. Der Einsatz von nachhaltigen Flugkraftstoffen in bestehenden Flugzeugen ist ein Ansatz. Auch die Entwicklung neuer Flugzeugtriebwerke könnte der Transformation neue Impulse geben.

Ein internationales Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, Flugzeugtriebwerke zu entwickeln, die verschiedene nachhaltig produzierte Kraftstoffe bis hin zu reinem Wasserstoff flexibel nutzen können. Auch ein anderes Flugzeug-Design als heute könnte dazu beitragen, dass Starts und Landungen zukünftig leise und emissionsfrei erfolgen.

Nachhaltige Flugtriebwerke - Das Projekt „Mythos“
Prof. Dr. Francesca di Mare, Inhaberin der Professur für Thermische Turbomaschinen und Flugtriebwerke der Ruhr-Universität Bochum, übernimmt die Koordination eines vielversprechenden Projekts mit dem Namen „Mythos“. Die Abkürzung steht für Medium-range hybrid low-pollution flexi-fuel/hydrogen sustainable engine” und wird ab 1. Januar 2023 für vier Jahre durch die Europäische Union gefördert.

„Wir werden uns mit der Entwicklung und Demonstration einer bahnbrechenden Konstruktionsmethodik für künftige zivile Kurz- und Mittelstrecken-Triebwerke befassen, die eine breite Palette flüssiger und gasförmiger Kraftstoffe und letztlich reinen Wasserstoff verwenden können“, so Francesca di Mare. Zu den Kraftstoffen, für die die Motoren ausgelegt werden sollen, gehören sogenannte Sustainable Aviation Fuels (SAF): nachhaltig produzierte Kraftstoffe, die nicht auf fossilen Brennstoffen basieren.

Maschinelles Lernen verhilft zu reduzierten Modellen
Um diese Ziele zu erreichen, entwickelt das Mythos-Konsortium einen multidisziplinären Modellierungsansatz für die Charakterisierung der relevanten Triebwerkskomponenten und nutzt dabei Methoden des maschinellen Lernens. „Letzteres wird durch die Entdeckung verborgener physikalischer Zusammenhänge zu datengesteuerten, reduzierten Modellen führen, die in ein ganzheitliches Werkzeug zur Vorhersage des ökologischen Fußabdrucks der zivilen Luftfahrt bei allen Geschwindigkeiten eingebettet werden“, so di Mare.

Ein einzigartiger Aspekt des Projekts ist die realitätsnahe experimentelle Validierung der numerischen Ansätze. Mit diesem Ansatz wird das Mythos-Konsortium dazu beitragen, die Zeit bis zur Markteinführung von Triebwerken zu verkürzen, die verschiedene umweltfreundliche Kraftstoffe geeignet sind.

Dem internationalen Konsortium unter Leitung von Francesca di Mare gehören Forschende folgender Institutionen an: Italian Aerospace Research Centre (CIRA)
Politecnico di Torino, Firma DREAM Innovation s.r.l und die Universität Lund.

Flugzeuge der Zukunft können ganz anders aussehen als heute
Das Team um Francesca di Mare ist außerdem am neuen EU-Projekt „Indigo - Integration and Digital Demonstration of Low-emission Aircraft Technologies and Airport Operations“ beteiligt, das ebenfalls im Januar 2023 startet. Im Mittelpunkt stehen auch hier saubere Flugzeug, doch diese könnten ganz anders aussehen als heutige Maschinen.

Modelle sehen etwa einen verteilten Antrieb mit hybriden Technologien und weit gestreckten Tragflächen vor. Diese würden es erlauben, in der Nähe von Flughäfen in geringer Höhe leise und emissionsfrei zu fliegen. Dabei entstehen aber neue Fragen, u.a. was das für den Flughafenbetrieb bedeutet.

Methoden zur Beantwortung dieser Frage entwickelt das Konsortium des Projekts, das an der Universidad Carlo III de Madrid koordiniert wird.