Triebwerke - Fliegerrevue

special Flugzeugtriebwerke
Diese Boeing 747 dient Rolls-Royce als fliegender
Teststand für neue Triebwerke - hier beim Erstflug
des UltraFan CTi-Fan in Tucson, Arizona, USA.
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FliegerRevue 11/2015
Flugzeugtriebwerke special
Die Triebwerke
der Zukunft
Die Luftfahrtindustrie ist sich einig, es gibt nur drei Möglichkeiten ein Flugzeug
sparsamer zu machen: bessere Aerodynamik, Gewichtsreduzierung oder effizientere Triebwerke. An letzterem arbeiten weltweit renomierte Ingenieure und
Forscher in vielen Bereichen.
Seit vor etwas über 100 Jahren die Gebrüder Wright einen improvisierten Benzinmotor in ihren
Flyer einbauten, entwickelte sich die Wissenschaft um Flugzeugantriebe rasant. Als Kolbenund Reihenmotoren an ihre Grenze stießen, nämlich wenn die Propellerspitzen Schallgeschwindigkeit erreichen, trat das Düsentriebwerk an ihre Stelle. Beide Antriebsarten entwickelten sich
zu Hochleistungs- und High-Tech-Produkten. Inzwischen wiegt der neueste Rotax-Motor mit
84 Kilogramm nur wenig mehr als der Motor des Wright-Flyers - leistet aber mit 137 PS mehr
als das Zehnfache.
Doch auch bei dieser Entwicklung ist noch kein Ende abzusehen. Am Ende des Ölzeitalters
suchen Forscher nach neuen Treibstoffen und Antriebslösungen. Auch Flughäfen wie der Airport Stuttgart haben ein interesse am Flugverkehr der Zukunft. Deshalb unterstützen sie den
DLR bei der Erprobung von Brennstoffzellen für Flugzeug-Elektroantriebe. Bis diese serienreif
sind, werden es innovative Antriebskonzepte wie der UltraFan von Rolls-Royce sein, die mit Biokraftstoffen und modernsten Werkstoffen die Effizenz von Triebwerken erhöhen und das Gewicht der Flugzeuge reduzieren.
Fotos: Ultraleicht Fluggruppe „Nordeifel“ e.V.
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11/2015 FliegerRevue
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SpECiAl FlugzeugtRiebweRke
Eine Trent-1000-Turbine flog schon Ende 2014
mit dem CTi-Fan aus Kohlenfaser und Titan und
bewies, dass das Material den Belastungen im
Betrieb standhalten kann.
Entwicklungsschub
für Leistungsgetriebe
Rolls-Royce arbeitet an einem Nachfolger für das triebwerks-Flaggschiff trentXwb.
um die beeindruckenden leistungsdaten des ultraFan-Projekts erreichen zu
können, investiert das unternehmen in innovationen aus Deutschland.
U
m die Flugzeugtriebwerke mittelfristig
effizienter zu machen, arbeitet RollsRoyce sowohl an der Verbesserung seiner aktuellen Triebwerke der Trent-Familie wie
auch an neuen Triebwerkstrukturen in Verbindung mit innovativen Werkstoffen.
Ab 2016 Getriebetests in Dahlewitz
Markenzeichen der Rolls-Royce-Triebwerke ist
der Aufbau des Triebwerks. Nieder-, Mittel- und
Hochdruckstufen bewegen sich auf drei ineinander laufenden Wellen. Dies ermöglicht es allen drei Bereichen des Triebwerks in den für sie
effizientesten Drehzahlbereichen zu laufen, was
einen enormen Leistungsvorteil bringt. Während
die Konkurenz von Rolls-Royce auf nur zwei Wellen und ein Getriebe für den Fan setzt, verzichtete man bisher auf das Getriebe für die großen
Turbinen wie dem Trent. Zu schwierig war es bislang, sowohl Getriebe und drei Wellen in einem
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FliegerRevue 11/2015
Triebwerk zu realisieren. Die Effizienzsteigerung
erlaubt dem zukünftigen Ultra-Fan dann etwa
25 Prozent mehr Leistung im Vergleich zu einem
Triebwerk der frühesten Trent-Serie.
In Dahlewitz südlich von Berlin entstehen
derzeit die Gebäude für ein Prüfzentrum für genau diese so genannten Reduktionshauptge-
Der zukünftige UltraFan mit drei Wellen
und leistungsgetriebe für den Fan
triebe. Die Gesamtkosten des Prüfstandes belaufen sich auf 80 Millionen Euro, werden aber
zu Teilen vom Land Brandenburg und dem Bund
übernommen. Wenn das Testzentrum 2016 fertiggestellt ist, sollen 200 Ingenieure hier ihre
Arbeit aufnehmen und an der Zukunftstechnologie arbeiten – doch mit schnellen Ergebnissen ist nicht zu rechnen. Für den UltraFan sind
Werkstoffe vorgesehen, die noch nicht im industriellen Maßstab hergestellt werden können. So soll der Fan des neuen Triebwerks in
Zukunft mit aus Kohlefaser-Titan-Verbundstoffen gefertigten und sogar verstellbaren Schaufeln ausgerüstet werden – er könnte ab 2025
einsetzbar sein.
Neue Partner und Technologien
Neben der Entwicklung des UltraFan hat RollsRoyce auch schon die Fertigung im Blick. Gemeinsam mit Liebherr-Aerospace wurde deshalb Mitte des Jahres ein 50:50 Joint Venture
gegründet. Der Sitz des Projekts wird in Friedrichshafen liegen und soll die Fertigungstechnologien für das neue Getriebe zur Verfügung
stellen. Die Fertigung wird vorerst bei Liebherr
bleiben, sollten steigende Produktionsvolumen
dies nötig machen, ist aber auch die Prüfung
einer eigenständigen Produktion vereinbart. Ob
Dahlewitz dann auch hierbei eine Rolle spielt,
bleibt abzuwarten. Rolls-Royce baut zwar bisher nur kleine und mittlere Triebwerke in Brandenburg, die inzwischen schon investierten 2,6
Milliarden Euro belegen aber die Wichtigkeit
von Dahlewitz für den Konzern – auch als Produktionsstandort.  CHRISTOPH BECKERT
Fotos: Rolls-Royce
ROllS-ROYCe – Neue iDeeN uND PARtNeR
Foto: Pratt & Whitney
Testflug des Getriebefans PW1100G für den
Airbus A320neo an der inneren Triebwerksposition einer Boeing 747
Turbinenschaufeln
aus Titanaluminid
Halb Keramik, halb Metall – MTU entwickelt einen neuen Werkstoff für Turbinenschaufeln und setzt ihn im Triebwerk des Airbus A320neo erstmals ein.
I Foto: MTU
n einer Zeit von sieben Jahren – sehr kurz für
solch eine komplexe Werkstoffentwicklung
– haben Experten der MTU Aero Engines gemeinsam mit ihren Partnern ein neues, einzigartiges Material für hoch belastete Turbinenschaufeln entwickelt: Titanaluminid (TiAl) – ein
Leichtbauwerkstoff, der metallische und keramische Eigenschaften vereint. TiAl hat eine
erheblich geringere Dichte als die heute eingesetzten Nickellegierungen bei nahezu vergleichbaren mechanischen Eigenschaften, einen hohen Schmelzpunkt und ist deutlich
kriechfester als herkömmliche Titanlegierungen.
Die hohe Verformungsfestigkeit des Materials erweist sich als großer Vorteil, zugleich
ist es dadurch schwer zu verarbeiten. Den
Werkstoff so zu optimieren, dass er dennoch
mit konventionellen Maschienen geschmiedet
werden kann, war der eigentliche Clou.
Ende September vergangenen Jahres hob
mit der A320neo von Airbus erstmals ein Flugzeug mit derartigen TiAl-Schaufeln im Triebwerk ab. Mit diesem Material können künftig
Triebwerke gebaut werden, die deutlich leichter sind als heutige, ist sich MTU-Technikvorstand Rainer Martens sicher.
 L.B.
The people on
the ground
who keep you
in the air.
www.airbp.com
Montage eines Niederdruckverdichters bei MTU.
SpECiAl FlugzeugtRiebweRke
ROllS-ROYCe – Neue iDeeN uND PARtNeR
zuwACHS FÜR Die ROtAX-FAMilie
Rotax 915 iS soll
2017 kommen
Der österreichische Motorenhersteller Rotax aus gunskirchen hat sich etwas neues
einfallen lassen. Auf der Airventure Oshkosh wurde vor ein paar Monaten der
nächste entwicklungsschritt in der Reihe der Flugzeugmotoren vorgestellt.
S
eit mehr als 40 Jahren sind Rotax-Motoren für viele Leicht- und Ultraleichtflugzeughersteller weltweit die erste Wahl.
Mehr als 175 000 Motoren sind inzwischen gebaut worden, zusammen haben sie über 50 Millionen Betriebsstunden gesammelt. Die Flugzeugindustrie entwickelt sich aber ständig
weiter – so hat sich nun auch der Marktführer
Rotax als Tochterunternehmen von Bombardier
Recreational Products (BRP) etwas Neues ausgedacht.
In genau dieses Segment soll auch der Rotax
915 iS stoßen.
Der neue Motor basiert auf der Familie der
bewährten Rotax 912/914 Modelle und zeichnet sich durch nochmals verbesserte Leistungs-
Kompaktes Turbo-Kraftpaket
Ultraleichtflugzeuge werden immer sportlicher
und die ohnehin sportlichen LSA (Light Sport
Aircraft) dürften sich in Zukunft noch weiter
durchsetzen. Zusammen mit den bald zu erwartenden UL-Hubschraubern gibt es auf dem
Motoren-Markt der nahen Zukunft einen großen Bedarf an leichten aber kräftigen Motoren.
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FliegerRevue 11/2015
Sportliche Uls wie die Skyper fliegen heute schon
oft mit den bewährten Rotax-Flugmotoren.
Der Rotax 915 iS, wie er auf der Airventure
Oshkosh vorgestellt wurde
daten aus. Größtenteils baugleich mit dem Rotax 912 unterscheidet er sich in einer
verstärkten Motorwelle, neuem Getriebe und
dem Turbolader. Die Time between Overhaul
(TbO), also die Betriebszeit vor einer Grundüberholung, soll 2000 Stunden betragen, und
entspricht damit einer gewohnt hohen Zuverlässigkeit. Hinter der Abkürzung iS verbirgt
sich nicht weniger als das sportliche Erbe dieser Familie, iS steht für injected Super(charged)
und kennzeichnet die redundante Benzineinspritzung sowie den Turbolader. Bei einer Leermasse von 84 kg liefert der Viertakt- Vierzylinder-Flugmotor 101 kW bzw. 137 PS und damit
laut Rotax das beste Leistungsgewicht seiner
Klasse. Die volle Startleistung leistet der Motor bis auf 15 000 Fuß, 4570 Meter. Die Dienstgipfelhöhe soll laut Rotax bei 23 000 Fuß liegen, das entspricht 7010 Metern.
Zugpferd für neue Märkte
Mit hervorragenden Leistungsdaten und bewährter Technik, günstigen Betriebskosten und
leichterer Bedienbarkeit soll der Rotax 915 iS
in Zukunft die Marktführerschaft von Rotax verteidigen. „Er öffnet uns den Markt zu größeren,
schwereren Flugzeugen, größeren Tragschraubern und sogar kleinen Helikoptern – oder bietet einfach mehr Leistung für aktuelle Flugzeugmodelle”, sagte Thomas Uhr, Vice-President
BRP-Powertrain. Auf dem Teststand hat der
neue Motor schon über 2000 Betriebsstunden
absolviert. Frühestens 2017 soll dann aber die
Serienfertigung beginnen.
 CHRISTOPH BECKERT
Foto:Rolls Royce
Nur 130 bis 150 Meter Startrollstrecke benötigt
der Rotorvox 2CA bei voller Beladung.
FlugzeugtRiebweRke SpECiAl
Foto: W.Fischbach
Die Funktionalität der Brennstoffzelle wurde bereits
beim Antares DlR-H2 unter Beweis gestellt.
eMiSSiONSlOSeS FliegeN
Flughafen Stuttgart
unterstützt DLR
Die luftfahrtindustrie hat sich ein ehrgeiziges ziel gesetzt – bis zum Jahr 2050
möchte sie, im Vergleich zu den werten von 2005, die Flugzeugemissionen um
die Hälfte senken. zur erreichung dieses ziels bieten sich drei wege an – alternative treibstoffe, der einsatz von elektromotoren oder Hybridantriebe.
gen; während des Reiseflugs soll dann nur noch
die Brennstoffzelle eingesetzt werden. Das Flugzeug soll eine Nutzlast von 430 Kilogramm über
eine Entfernung von 750 bis 1500 Kilometer
Foto: W.Fischbach
D
ass diese alternativen Antriebe funktionieren, wurde inzwischen unter Beweis
gestellt. Zum Beispiel mit dem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
und dem Flugzeughersteller Lange Aviation entwickelten Motorsegler Antares DLR-H2, der von
einer Brennstoffzelle angetrieben wird. Um das
eingangs erwähnte Ziel erreichen zu können,
müssen die alternativen Antriebssysteme sich
aber auch im kommerziellen Bereich beweisen.
Professor Dr. Ing. Josef Kallo vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart
und Koordinator für Elektrisches Fliegen hat das
Projekt eines viersitzigen Propellerflugzeugs entworfen, das als „Hy4“ bezeichnet wird. Es soll
von einem Brennstoffzellen-Batterie-System angetrieben werden. Beim Start und beim Steigflug sollen eine Batterie und die Brennstoffzelle
gemeinsam für den entsprechenden Antrieb sor-
Freudige Gesichter bei der symbolischen Scheckübergabe (v.l.n.r.: prof. Kallo, Flughafengeschäftsführer prof. Fundel, landesverkehrsminister Hermann und DlR-Vertreterin Dr. Kovar
transportieren können und Mitte nächsten Jahres der Öffentlichkeit vorgestellt werden. „Mit
der Hy4 wollen wir die Machbarkeit von brennstoffzellenbetriebenen Flugzeugen demonstrieren“, so Kallo. Die Entwicklung des Flugzeugs
wurde vom DLR ausgelagert und einer eigens
dafür gegründeten Firma namens H2fly übertragen, die von Prof. Kallo geführt wird. Dieser hält
auch den Einsatz eines entsprechend weiter entwickelten Flugzeugs im Regionalluftverkehr für
durchaus realistisch.
Bekanntlich sind innovative Ideen die eine
Seite, deren Finanzierung jedoch eine andere.
Und hier kommt der Flughafen Stuttgart ins Spiel,
der zur Förderung umweltfreundlicher Luftfahrtprojekte 2012 den mit 150 000 Euro dotierten
„Aviation Award“ ausgelobt hatte und wegen seines Nachhaltigkeitskonzepts 2014 von „Airport
Council International (ACI)“ in der Kategorie Flughäfen zwischen fünf und zehn Millionen Passagieren ausgezeichnet wurde. Die Geschäftsführung hat sich nun entschlossen, das Projekt
„Hy4“ mit 180 000 Euro zu unterstützen.
Allerdings wird mit den 180 000 Euro nicht
das gesamte Projekt finanziert werden können.
Deshalb sucht man weitere Partner, die im Oktober dieses Jahres vorgestellt werden sollen. Wobei nicht vergessen werden sollte, dass die Universität Stuttgart bei H2fly bereits mit im Boot
ist. Wichtig ist jedoch, dass mit der Unterstützung
des Stuttgarter Flughafens der Startschuss für
den „Hy4“ gegeben werden konnte. Flughafenchef Fundel gab sich überzeugt, dass das von seinem Airport bereitgestellte Geld gut angelegt ist.
 WERNER FISCHBACH
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SpECiAl FlugzeugtRiebweRke
Jürgen Heinrich, CEO des Motorenherstellers
Austro Engine in Wiener Neustadt
wird, sehen wir der Zukunft sehr zuversichtlich entgegen.
Ihr Standardmotor ist der AE300 – ein ZweiLiter-Motor mit vier Zylindern und 123,5 kW.
Was zeichnet dieses Triebwerk aus und wie
viele der Motoren fliegen bereits?
Der markanteste Unterschied zu vergleichbaren Motoren sind sicherlich die mit Abstand niedrigsten Betriebskosten. Diese sind
auch darauf zurückzuführen, dass der AE300
eine TBO an Stelle einer TBR hat. Zusätzlich
muss während dieser 1800 Stunden TBO planmäßig nur die Hochdruckpumpe alle 600 Stunden getauscht werden. Diesen Austausch
kann man preislich mit denen der Magneten
bei herkömmlichen Avgas-Motoren vergleichen. Alle anderen Komponenten benötigen
lediglich Inspektionen, welche von unseren
zugelassenen Service-Partnern auf der ganzen Welt durchgeführt werden können. Das
Getriebe des AE300 begnügt sich über 1800
Stunden ausschließlich mit Ölwechseln alle
300 Stunden, was die Betriebskosten ebenfalls signifikant senkt. Gemäß unserer aktuellen Flottenstatistik haben wir über 1200
Motoren ausgeliefert und seit der Markteinführung der AE300 Serie rund 700 000 Flugstunden gesammelt.
iNteRView
„Nächster Meilenstein
in naher Zukunft“
Ein Schwachpunkt der Motoren war die relativ kleine TBO (Laufzeit bis zur Grundüberholung). Im Frühjahr 2015 konnten Sie die Zeit
auf 1800 Stunden erhöhen. Ist künftig noch
mit einer weiteren Erhöhung zu rechnen?
Mit 1800 Stunden ist die TBO des AE300 bereits höher als jene von vergleichbaren Diesel-Triebwerken. Wie bei den vorangegangen
TBO-Erweiterungen in den letzten Jahren
konnten wir im Speziellen auf die Daten und
Erfahrungswerte aus dem Feld zurückgrei-
Seit rund sieben Jahren baut Austro Engine
jetzt in Wiener Neustadt Dieselmotoren für
die Allgemeine Luftfahrt. Wie schätzen Sie
selbst heute Ihren Stand im Markt ein?
Anfangs war es natürlich nicht leicht für uns,
da der Ruf der Selbstzünder-Motoren um
2007 nicht der Beste war. Jedoch haben wir
dies durch die überragende Zuverlässigkeit
des Triebwerks, intensive Kundenorientierung
sowie unser engagiertes Customer Support
Team relativ rasch verbessert, sodass wir
heute sagen können, der Marktführer in Bereich Kerosin-Kolbenmotoren zu sein. Aktuell halten wir einen Marktanteil von ca. 25
Prozent gemessen an neu produzierten Kolbenmotoren im gesamten Bereich der General Aviation. Da sich in Zukunft die Verfügbarkeit von Avgas sicherlich nicht verbessern
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FliegerRevue 11/2015
Fotos: Diamond Aircraft Industries
wir befragten Jürgen Heinrich, CeO
des Motorenherstellers Austro engine
in wiener Neustadt.
Diamond DA42 NG mit Dieselmotor von Austro Engine
Flugzeugtriebwerke special
fen, um diesen Meilenstein in der Dieselfliegerei zu erreichen. Parallel dazu finden bei uns
im Haus laufend TBO-Testläufe auf dem hauseigenen Propellerteststand statt. Die nächste Phase der Laufzeitverlängerung wurde bereits eingeleitet. Basierend auf den bisherigen
Erkenntnissen sind wir sehr zuversichtlich, den
nächsten Meilenstein für unsere Kunden in naher Zukunft zu verkünden.
Sie haben Ihre Motoren zunächst für die Flugzeuge von Diamond Aircraft entwickelt. Werden Motoren von Austro Engine inzwischen
auch in anderen Flugzeugmustern eingesetzt?
Bis dato werden unsere Motoren in der Allgemeinen Luftfahrt, trotz vielfacher Anfragen von anderen Flugzeugherstellern, aus
strategischen Gründen ausschließlich an Diamond Aircraft verkauft.
Neben den traditionellen Dieselmotoren mit
Hubkolben stellen Sie auch einen Drehkolbenmotor her, also einen, der nach dem WankelPrinzip arbeitet. Wo wird dieser Motor eingesetzt und welche Stückzahlen werden
produziert?
Aktuell sind unsere Kunden der AE50R Motorenfamilie u.a. die Firma Alexander Schleicher Segelflugzeugbau in Poppenhausen,
Deutschland, welche auf dem Gebiet der Hochleistungssegelflugzeuge immer wieder neue
Maßstäbe setzt. Auch die in Wiener Neustadt
Anzeige
ansässige Firma Schiebel Elektronische Geräte GmbH, welche eine Version unseres
Wankel Motors im Camcopter S-100 weltweit einsetzt, zählt zu unseren langjährigen
Kunden. Neben dem Austro Engine AE50R
gibt es weltweit keinen anderen Kreiskolbenmotor für bemannte Flugzeuge, welcher eine
entsprechende Luftfahrtzulassung gemäß
EASA-Regularien besitzt. Jährlich werden rund
150 bis 200 Stück der AE50R Serie produziert. Bis dato wurden mehr als 2000 Stück
produziert.
Welche neuen Produkte kann der Markt in Zukunft von Austro Engine noch erwarten?
Wir haben kürzlich auf der AERO in Friedrichshafen die Entwicklung eines 115-PS-Dieseltriebwerks präsentiert, welches primär auf
Leichtflugzeuge ausgerichtet sein wird. Austro Engine bietet seit geraumer Zeit auch
luftfahrtzugelassene Kabelbäume als Komplettlösungen, sowie Elektronik- und AvionikGeräte an. Die Qualität dieser Produkte konnten wir bereits als langjähriger Lieferant von
Motor- wie auch Flugzeugkabelsträngen, Generatorreglern und Motoranzeigegeräten an
Diamond Aircraft unter Beweis stellen. Falls
Ihre Leser Fragen zu unseren Produkten oder
Interesse daran haben, können Sie uns gerne unter folgender E-Mail Adresse kontaktieren: [email protected]. Aktuell arbeiten wir an weiteren Kundenprojekten,
welche mit Sicherheit in naher Zukunft bekannt gemacht werden.
 Das Gespräch führte Lutz Buchmann
Ein starkes Doppel!
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