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Nicht bloß eine Hülle für das Triebwerk: Die so genannten „Nacelles“ – wie diese eines CF6-Antriebs – sind auch entscheidend für die Reduzierung von Lärm
und Treibstoffverbrauch.
Die Zusammenarbeit zwischen Triebwerksbauer
und Gondelhersteller bei der Entwicklung
beginnt früh. „Der Gondelbauer ist von
Anfang an zur Definition der Anschlüsse und
Aufhängung dabei“, erläutert Wolfgang
Gärtner, Programmleiter GP7000 bei der
MTU Aero Engines. „Viele Hilfssysteme wie
Feuerlöschanlage, Pumpen und elektrische
Adapter müssen möglichst Platz und Gewicht
sparend untergebracht werden. Durch die
vielen Schnittstellen erweist sich die Gondel
als sehr komplex. Die größte Herausforderung
liegt darin, die Schnittstellen zu definieren
und die Zuständigkeiten sauber zu trennen.“
Je nach Programm ist der Flugzeughersteller
oder der Triebwerksbauer für diese
Integrationsarbeit und die Zusammenfassung
der zu erfüllenden Spezifikationen zuständig.
„Eine Verkleidung muss vollkommen zum Antrieb
und Flugzeug passen. Daher ist die Kommunikation
mit dem Flugzeughersteller unerlässlich“,
weiß auch Peter Inman, Manager
Business Development bei Goodrich Aerostructures,
die unter anderem die Gondel für
das IAE-Triebwerk V2500 liefern.
Für die Verkleidungen des GP7200 haben
sich die Ingenieure mächtig ins Zeug gelegt.
Erstmals verwenden sie eine elektrische
Betätigung der Schubumkehr und des Öffnungsmechanismus
der Bläserverkleidung.
Die schwere Verkleidung öffnet sich elektrisch
per Knopfdruck und nicht mehr
hydraulisch wie bei früheren Programmen.
Steht man vor dem fertigen Produkt, erscheint
ein Gewicht von rund zwei Tonnen
angesichts der gigantischen Ausmaße fast
wenig, schließlich beträgt die Länge 8,50
Meter. In die Gondel mit ihren vier Metern
Durchmesser könnte man bequem den
Rumpf eines Airbus A320 stecken.
Trotz der enormen Größe unterscheidet sich
der Aufbau nicht von dem der kleineren Gondeln
des PW6000 oder anderen Triebwerksverkleidungen.
Bei Turboprops gibt es größere
Unterschiede: Im Vergleich zu einem Turbofan
fehlt der Schubumkehrmechanismus.
„Außerdem muss die Luft bei einem Propellerantrieb
aus dem Einlauf unter der Propellernabe
– das so genannte Chin-Intake – erst
in den ringförmigen Einlauf des Triebwerks
umgelenkt werden“, erklärt Dr. Wolfgang
Gärtner, Leiter Entwicklung TP400-D6 bei
der MTU. „Ansonsten gibt es zwischen Verkleidungen
für zivile und vergleichbare militärische
Anwendungen kaum Unterschiede.“
Die hochklappbare Verkleidung des PW6000 erlaubt
einen optimalen Zugang für Instandhaltungsarbeiten.
Nur im Detail beschritten die Konstrukteure
bei der Hülle des GP7200 neue Wege. So
wird in der Lippe des Lufteinlaufs heiße Luft
aus dem Triebwerk wie ein Zyklon verwirbelt.
Der Lufteinlauf selbst ist wie bei anderen
Gondeln mit Elementen aus Verbundwerkstoff
zur Lärmdämpfung ausgekleidet. Allerdings
gibt es hier keine sichtbaren Fugen
mehr. Die obere Schicht verfügt über Öffnungen,
die den Lärm in den Wabenkern lenken
und so dämpfen, anstatt ihn zu reflektieren.
Eine weitere, durchlöcherte Lage im
Inneren verstärkt diese Wirkung noch. Auch
die Schubumkehranlage wurde durch 75.000
Löcher „geräuschoptimiert“. Die Ausstattung
eines Triebwerks mit dieser Hülle, das so
genannte Podding, dauert rund zwölf Tage:
Zunächst montieren Spezialisten in der
Engine-Build-Up-Phase (EBU) rund 30 Subkomponenten
wie Leitungen und Flansche.
Beim GP7200 führt Goodrich diese Arbeiten
durch. Erst dann kommt es zu Aircelle, wo es
mit der Einlaufverkleidung, dem Befestigungsträger
und der Düse versehen wird. An
einem besonderen Gestell installieren die
Mitarbeiter die aus Verbundwerkstoffen bestehende
Bläserabdeckung und Schubumkehr
und prüfen deren Passgenauigkeit.
Während die neuen Gondeln gerade erst am
Beginn ihrer Karriere stehen, arbeiten Konstrukteure
auf beiden Seiten des Atlantiks
bereits an zukünftigen Technologien, die sich
besonders auf die Reduzierung des Lärms
konzentrieren. Gezackte Hinterkanten der
Gondel könnten weitere Einsparungen erzielen.
Diese so genannten Chevrons optimieren
die Vermischung des schnellen Luftstroms
aus dem Triebwerk mit der Umgebungsluft,
um den Lärm sowohl nach
außen als auch nach innen zu reduzieren.
Allerdings hat die Luftverwirbelung mitunter
einen höheren Treibstoffverbrauch zur Folge,
da die Effizienz des Antriebs etwas sinkt. Um
dieses Phänomen zu minimieren, könnten
Zacken aus einer Formgedächtnislegierung
zum Einsatz kommen. Durch die hohen
Temperaturen biegen sie sich beim Start
nach unten in den Abgasstrahl und verringern
so den Lärm. Während des Reiseflugs
kühlen sie wieder ab und ziehen sich in ihre
ursprüngliche Position zurück, um einen
erhöhten Treibstoffverbrauch zu vermeiden.
Für einen Einsatz solcher Chevrons ist es
jedoch noch zu früh. Aber auch so steckt in
den heutigen Triebwerksgondeln mehr Hightech,
als man von außen erahnen kann.
Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema:
Wolfgang Gärtner
+49 89 1489-2803
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