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Methoden und Prozesse
Methods and processes
Vergleich von revolutionären
Antriebstechnologien
auf Flugzeugsystemebene
Comparison of revolutionary
propulsion concepts
at the aircraft system level
Die Effizienzsteigerung von Verkehrsflugzeugen über die letzten
Jahrzehnte resultierte zu einem großen Teil aus Fortschritten in
der Antriebstechnologie. Ein aktuelles Beispiel ist die Entwicklung
des Airbus A320neo (New Engine Option), dessen angekündigte
Kraftstoffeinsparung von 15 Prozent maßgeblich durch die Antriebstechnologie
ermöglicht wird.
In den letzten Jahren wurden die Potenziale der eingesetzten
Triebwerkstechniken aber so weit ausgereizt, dass zum Erzielen
weiterer signifikanter Verbesserungen zunehmend die Integration
unkonventioneller technologischer Ansätze in das Antriebssystem
berücksichtigt werden muss. Vielversprechende, teils radikale Einzeltechnologien
zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades
wurden bereits erforscht, beispielsweise die Konstant-Volumen-
Verbrennung, die Detonations-Verbrennung oder das Hinzufügen
weiterer Zykluskomponenten wie „Wave-Rotoren“ und Wärmetauscher.
Bei den bisher publizierten Untersuchungsergebnissen handelt
es sich jedoch fast ausschließlich um reine Technologiestudien
ohne gesamtsystematische Betrachtungen. Eine Technologie
kann separat betrachtet großes Potenzial zur Effizienzsteigerung
bieten, jedoch im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung als
Teil des Flugzeugsystems diese Vorteile wieder zunichtemachen,
beispielsweise durch hohes Gewicht.
Aus diesem Grund arbeitet das Bauhaus Luftfahrt an einer
Analysemethodik, um die erreichbaren Verbesserungen der verschiedenen
unkonventionellen Technologien auf der Ebene der
Flugzeugsysteme zu ermitteln. Teil dieses Prozesses ist zum einen
die exakte Beschreibung und Abbildung der physikalischen Leistungsmerkmale,
zum anderen die Entwicklung von Simulationsfähigkeiten
der untersuchten Technologien. Damit gewinnt das
Bauhaus Luftfahrt multidisziplinäre systemanalytische Studienergebnisse
auf Flugzeugebene.
The overall efficiency enhancement of the aircraft system during
the recent decades mainly resulted from technical advances in the
propulsion system. A recent example is the Airbus A320neo (New
Engine Option) development, whose 15 percent improvement in
fuel consumption announced by Airbus will be achieved through
the propulsion system for the most part.
Over the past years, the potential of deployed technologies
was pushed to the limits of physics. In order to achieve further
significant improvements, the incorporation of unconventional
technologies into the propulsive system is generating much interest.
Up to now, promising and sometimes radical single technologies
were investigated to augment the thermal efficiency, for
example by using constant-volume combustion and pulsed detonation
as well as the integration of additional cycle components
such as heat exchangers, “Wave-Rotors” and discontinuous flow
machinery. However, the published investigation results almost exclusively
deal with isolated technology studies without considering
the overall aircraft system level. Separately investigated technologies
may however yield high efficiency potential, but under an
integral consideration as part of the overall aircraft system they
might lose these advantages, for example due to a weight penalty.
Hence, Bauhaus Luftfahrt is developing an analysis method to
assess the specific efficiency potential of the different investigated
revolutionary core engine technologies in a consistent comparison
at the aircraft system level. The description and mapping of
the physical characteristics as well as the development of system
simulation capabilities are part of the process to finally gain the
multidisciplinary system-analytical study results.
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Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.