Rolls-Royce UltrafanDas Supertriebwerk mit ungewisser Zukunft
Das Rekordtriebwerk von Rolls-Royce ist fast fertig. Bald wird es im Prüfstand getestet. Wie es danach mit dem Ultrafan weitergeht, ist aber unklar.
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Das Kerntriebwerk ist schon fertig. Das Fangehäuse ist fertig. Und beides ist miteinander «verheiratet» – so zumindest drückt es Andrew Geer aus, Chefingenieur und Programmchef des Ultrafan. Es ist das erste und einzige Modell des neuen Triebwerks, mit dem Rolls-Royce einen Quantensprung in Sachen Effizienz versucht.
Noch in diesem Jahr wird der Ultrafan im neuen Testbed 80 am Standort Derby im Vereinigten Königreich getestet. Der Prüfstand wurde unter anderem mit einem 140.000-Liter-Tank ausgestattet, der auch für nachhaltigen Treibstoff, sogenanntes Sustainable Aviation Fuel oder SAF geeignet ist. So soll denn auch der erste Test mit 100 Prozent des nachhaltigen Kerosins erfolgen.
Skalierbarer Motor
Der Ultrafan ist als Triebwerk für große Flugzeuge konzipiert. Doch er ist skalierbar. Das heißt, er könnte Versionen sowohl für Lang- als auch Kurz- und Mittelstreckenmodelle geben. Dass man sich für den Bau des Motors mit einem Durchmesser von mehr als 3,5 Metern entschieden habe, sei nur logisch, so Chefingenieur Geer: «Es ist immer einfacher, groß anzufangen und dann kleiner zu werden als umgekehrt», sagt er.
SAF-Tank von Rolls-Royce Bild: Rolls-Royce
Gerade ein Erfolg auf dem Markt für die kleineren Flugzeuge wäre wichtig für den britischen Triebwerksbauer. Seine aktuellen Trent-Motoren kommen an Langstreckenfliegern zum Einsatz. Rolls-Royce verspricht mindestens 25 Prozent Einsparung beim Treibstoff, aber auch massive geringere Emissionen an Lärm und Treibhausgasen.
Vordere Schaufeln drehen sich langsamer
Möglich wird das unter anderem durch eine neue Technologie, die bei den bisherigen Trent-Triebwerken so noch nicht zum Einsatz kommt. Normalerweise drehen sich innerhalb eines Triebwerks alle Schaufeln auf einer Welle. Dies ist mechanisch einfach, doch die Drehzahl kann nicht in allen Druckbereichen der Turbine gleichzeitig im optimalen Bereich laufen.
Beim Ultrafan ist die Welle nun zwischen den Bereichen entkoppelt. Das heißt: die vordersten Schaufeln drehen sich langsamer als die restlichen. Das macht den Motor effizienter und auch deutlich leiser.
Nebenstromverhältnis weiter erhöhen
Auch das Nebenstromverhältnis soll sich beim Ultrafan weiter erhöhen. Diese Zahl bemisst, wie viel Luft innerhalb des Motorengehäuses am Kerntriebwerk vorbei geführt wird. Je höher dieses Verhältnis ist, desto höher ist auch der Vortriebsgrad des Triebwerks – und das heißt übersetzt: der Motor verbraucht weniger Kerosin.
Grafik des Ultrafans: Die vorderen Triebwerkschaufeln drehen sich wegen des Getriebes langsamer, und machen das Triebwerk so effizienter. (Quelle: Rolls-Royce)
Erste Flugzeuge des Jetzeitalters wie die Boeing 707, die de Havilland Comet oder die Sud Aviation Caravelle besaßen noch Antriebe ohne Nebenstrom. Ende der 1980er-Jahre brachten es die CFM-56-Motoren der Boeing 737 Classic und der ersten Airbus A320-Generation auf etwa fünf zu eins. Heutige Motoren bewegen sich bei Verhältnissen um etwa zehn zu eins.
Bis zu 100.000 Pfund Schub
Der Ultrafan soll es auf 11:1 bis 14:1 schaffen. Unter anderem, weil geringere Drehzahl der vorderen Triebwerksschaufeln es ermöglicht, den Fan größer zu bauen, der den gesamten Luftstrom durch das Triebwerk leitet. Im Vergleich zur Trent-Serie soll der Ultrafan 25 Prozent weniger Treibstoff verbrauchen. Das wird neben der Technologie, die dahinter steckt, auch durch neue und leichtere Baustoffe möglich. Zudem soll es 35 Prozent leiser sein als vergleichbare Motoren.
Bis zu 100.000 Pfund Schub soll das Getriebe zwischen den Wellen umwandeln können. Das ist in der Luftfahrt ein noch nicht gesehener Wert. Bisherige Motoren mit ähnlichen Kräften fanden sich bislang in Kraftwerken oder Schiffsturbinen.
Vorerst auf Eis
All das wird im Testbed 80 untersucht. Man teste es über seine Grenzen hinaus, so der Chefingenieur. «Und dabei müssen wir vorsichtig sein», sagt Geer. Es sei ein bisschen «furchterregend», sich vorzustellen, dass es sich um den einzigen Ultrafan der Welt handelt. «Ein bisschen ist es, wie wenn ein Mars Rover in ein Loch fällt. Dann ist er weg.» Kontinuierlich wird das Triebwerk denn auch aus zwei Räumen von Dutzenden Menschen beobachtet und analysiert.
Wann und ob der Ultrafan in dieser Form mit einem Flugzeug abheben wird, ist nicht klar. Rolls-Royce hat angekündigt, das Ultrafan-Programm erst einmal auf Eis zu legen, wenn die kommende Testphase vorbei ist. «Ich kann die Flugzeughersteller nicht zwingen, neue Flugzeuge zu entwickeln, und wenn es keine Nachfrage nach ihnen gibt, dann gibt es auch keine Nachfrage nach den Motoren», so Rolls-Royce-Chef Warren East kürzlich.
Eine Blaupause für weitere Projekte
Das Problem sind nicht nur Verzögerungen bei der Flugzeugentwicklung, die unter anderem auch aus der Covid-19-Pandemie resultieren. Auch die Aussichten sind unklar. Airbus setzt für sein Flugzeug der Zukunft auf Hybridantriebe mit Wasserstoff. Wie genau diese Flieger aussehen und angetrieben werden, ist aber völlig unklar. Ob der europäische Flugzeugbauer für den Ultrafan noch Verwendung hat, ist offen.
Bei Rolls-Royce betont man aber, dass es sich beim Ultrafan auch um eine Art Blaupause handelt. Man könnte Teile der Technologien, die man bald zu testen beginne, auch auf bestehende Plattformen - also Flugzeugtypen - übertragen. Das sei «in der kürzeren Frist» möglich, so der Produzent. Langfristig könne der Ultrafan ab den 30er-Jahren neue Flugzeugtypen betreiben. Ursprünglich war einmal von dieser Dekade die Rede gewesen.
Fast fertig: Schon bald soll der Ultrafan die Tests im Prüfstand Testbed 80 starten.
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Technologien, die am Supertriebwerk getestet werden, sind laut Rolls-Royce auf bestehende Flugzeugmodelle übertragbar.
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Der Ultrafan ist mit 356 Zentimetern Durchmesser das größte Triebwerk der Welt.
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Die Wahl Farbe Türkis für die Triebwerkschaufeln hat rein ästhetische Gründe.
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