Meilenstein bei der Wasserstoffverbrennung in Flugzeugturbinen
4. Oktober 2023 | Erfolgreiche Testreihe
Meilenstein bei der Wasserstoffverbrennung in Flugzeugturbinen
Versuchsbrennkammer
Bei den Tests kam die Brennkammer eines Rolls-Royce Pearl 700-Triebwerks zum Einsatz.
Bild: 1/4, Credit:
Rolls-Royce / Steffen Weigelt
Versuchsaufbau im HBK 5
Das DLR-Institut für Antriebstechnik betreibt am Standort Köln eine einzigartige Testinfrastruktur mit unter anderem fünf Hochdruckbrennkammer- und Verdichterprüfständen.
Bild: 2/4, Credit:
Rolls-Royce / Steffen Weigelt
Komplexe Messtechnik
Den Versuchen gingen Tests einer Drei-Sektor-Brennkammer am Hochdruckbrennkammerprüfstand 1 (HBK1) sowie an der Universität Loughborough in Großbritannien voraus. Speziell die optisch zugänglichen Versuchsbrennkammern, wie der HBK1, spielten im Vorfeld eine tragende Rolle und lieferten wichtige Einblicke und Bestätigungen in der Vorbereitung des Vollringversuchs im HBK5.
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Rolls-Royce / Steffen Weigelt
DLR und Rolls Royce forschen gemeinsam an der Wasserstoffverbrennung.
Erfolgreiche Tests ebnen Weg zum Einsatz von 100 Prozent Wasserstoff in der Flugzeugturbine.
Schwerpunkte: Luftfahrt der Zukunft, klimaneutraler Luftverkehr, Wasserstoffverbrennung
Die Verbrennung von Wasserstoff in Flugzeugtriebwerken ist eine entscheidende Schlüsseltechnologie einer klimaverträglichen Luftfahrt. In einem gemeinsamen Projekt unter Führung von Rolls-Royce und seinem Partner easy Jet, wurde beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln, erstmals 100 prozentiger Wasserstoff unter den Bedingungen eines Flugzeugstarts erfolgreich getestet.
Der Flugverkehr auf Kurz- und Mittelstrecken könnte ab 2030 auf den Betrieb mit CO2-frei verbrennendem Wasserstoff umgestellt werden. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, muss die Triebwerkstechnologie den Anforderungen dieses Treibstoffs angepasst werden. Wasserstoff verbrennt beispielsweise heißer und schneller als Kerosin. Eine wesentliche Bedeutung kommt dabei den Einspritzdüsen in der Brennkammer zu.
Bei den aktuellen Tests am Hochdruckbrennkammerprüfstand 5 (HBK5), des DLR-Instituts für Antriebstechnik in Köln, kamen neuentwickelte Düsen in der Brennkammer eines Rolls-Royce Pearl 700-Triebwerks zum Einsatz. Durch die Düsen konnte das Wasserstoff-Luft-Gemisch genau aufeinander eingestellt und die Verbrennung dadurch optimal gesteuert werden. Den Versuchen gingen Tests einer Drei-Sektor-Brennkammer am Hochdruckbrennkammerprüfstand 1 (HBK1) sowie an der Universität Loughborough in Großbritannien voraus. Speziell die optisch zugänglichen Versuchsbrennkammern, wie der HBK1, spielten im Vorfeld eine tragende Rolle und lieferten wichtige Einblicke und Bestätigungen in die Vorbereitung des Vollringversuchs im HBK5.
Ausblick
Die Tests bestätigten sowohl die Funktionsfähigkeit der Brennkammer, als auch die erwarteten Emissionen. In den kommenden Monaten folgen weitere Versuchsreihen an kompletten Triebwerken, den Systemen zur Kraftstoffzuführung und zur Integration dieser Systeme in ein Triebwerk.
„Dies ist eine herausragende Erfolgsgeschichte und wir freuen uns, dass wir mit unseren Testfähigkeiten im Bereich Wasserstoff einen wichtigen Beitrag leisten konnten. Es war aufregend, diese Technologieentwicklung zu unterstützen und zu sehen, wie sie in verschiedenen Anlagen an unserem Institut für Antriebstechnik weiterentwickelt wurde. Dies unterstreicht einmal mehr die Fähigkeiten des DLR in der komplexen angewandten Forschung. Das erzielte hohe Tempo ist ein Resultat unseres Erfahrungsschatzes, der die Erprobung bodengestützter Gasturbinen einschließt“, sagt DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer.
Grazia Vittadini, Chief Technology and Strategy Officer, Rolls-Royce, sagte:„Das ist eine unglaubliche Leistung in so kurzer Zeit. Die Beherrschung des Verbrennungsprozesses ist eine der wichtigsten technologischen Herausforderungen, vor denen unsere Branche steht, um Wasserstoff zu einem echten Kraftstoff für die Luftfahrt der Zukunft zu machen. Das haben wir erreicht und nun wollen wir weiter vorankommen. Ich möchte easyJet, dem DLR und der Loughborough University für ihr Engagement und ihre Unterstützung bei der Erreichung dieses Meilensteins danken.“
Förderung
Die Forschung wird durch das deutsche LUFO (Luftfahrtforschung) 6-Programm und das EU-Programm Clean Aviation CAVENDISH gefördert. Das Projekt WotAn (Wasserstoffverbrennungstechnologie für Antriebssysteme der neuen Generation) wird aus dem Luftfahrtforschungsprogramm vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) ermöglicht.
Kontakt
Michel Winand
Kommunikation Köln, Bonn, Jülich, Aachen, Rheinbach und Sankt Augustin
