Fliegen mit Dieselmotor und Propeller
Der Dieselmotor gilt als der Verbrennungsmotor mit dem höchsten Wirkungsgrad. Propeller erreichen hohe Wirkungsgrade für den Vortrieb, weil sie große Luftmassen bewegen und die Luft dabei nur wenig beschleunigt wird. Der Widerstand eines Flugzeugs wird aufgeteilt in den Widerstand ohne Auftrieb (Nullwiderstand) und den Widerstand als Folge vom Auftrieb (induzierter Widerstand). Der Nullwiderstand kann durch die Formgebung (Tropfenform) und durch geordnete Strömung in Schichten (Laminarströmung) verringert werden. Der induzierte Widerstand kann durch Flügel großer Spannweite verringert werden. All dies lernt der angehende Flugzeugbauingenieur an der HAW Hamburg, aber die Passagierjets, die heute überall im Einsatz sind, entsprechen diesen Erkenntnissen nicht, obwohl Flugzeuge früher dem Ideal schon viel näher waren. Eine kurze TV-Dokumentation (28.01.2022, 3sat) zeigt zunächst ein altes Passagierflugzeug (Douglas DC 6) und porträtiert dann kleine Firmen, die die beschriebenen Weisheiten des Flugzeugbaus in innovative Produkte umsetzen. Otto Aviation (USA) nutzt für seine Celera 500L den Flugdieselmotor von RED Aircraft mit einem MT-Propeller aus Deutschland. Natürlich kann der Dieselmotor von RED Aircraft mit synthetischem Kraftstoff betrieben werden. Eine Umstellung auf Wasserstoff wäre möglich und eine umfangreiche Abgasreinigung. Die Technologie hilft der Umwelt bereits heute durch erheblich geringeren Kraftstoffverbrauch und geringe CO2 Emissionen als bei vergleichbaren Flugzeugen. Die Vision des emissionsfreien Fliegens wird dabei mitgedacht und bekommt eine reale Chance auf Verwirklichung, während andere Flugzeughersteller Luftschlösser bauen.
Für die Klimawende sinken die Verbräuche der Flugzeuge zu langsam. Durch technische Fortschritte wurden jährlich nur etwa 0,5 % Treibstoff eingespart. Demgegenüber standen bis zur Pandemie jährlich 5 % mehr Passagiere. D. h. 10-mal mehr Emissionen durch Wachstum als moderne Flugzeugtechnik einsparen kann. Die Industrie macht nichts und hofft auf grüne Kraftstoffe. Professor Dr. Dieter Scholz von der Hochschule für Angewandte Wissenschaft in Hamburg sieht Handlungsbedarf.
Dieter Scholz, Professor für Flugzeugentwurf, HAW Hamburg: "Wir müssen mit Technologie gegensteuern. Und es ist ja nicht so, dass es an Vorschlägen mangelt, es ist auch nicht so, dass es an konkreten Projekten mangelt. Die Frage ist nur, ob das alles zielgerichtet genug ist und ob es genug Technologie Offenheit hat. Möglicherweise sollte man mal etwas in die Vergangenheit schauen: Back to the future!"
Im Hangar 7 am Airport Salzburg steht das letzte noch für Passagiere zugelassene Interkontinentalflugzeug der 1940er Jahre. Wir wollen wissen, welche technischen Vorzüge solche Flugzeuge hatten und was man daraus für die Zukunft ableiten kann.
Raimund Riedmann, Manager und Chefpilot, Flying Bulls: "Die Leute sind immer wieder erstaunt, wie effizient man damals geflogen ist. Also unter zwei Liter, ungefähr 1,7 Liter pro Person pro 100 km. Das ist also ungefähr die Hälfte von dem, was heutzutage moderne Flugzeuge erreichen. Und man sieht auch, wie viel sich damals in den ersten 30 Jahren in der Luftfahrt getan hat und wie wenig eigentlich effizienzmäßig zumindest in den folgenden 80, 90 Jahren passiert ist."
In Adenau in der Eifel hat man den Kolbenmotor für Flugzeuge wiederentdeckt. Bei RED Aircraft entwickelt man ultraleichte Flugzeug-Dieselmotoren.
Auch in Propellern liegt noch gewaltiges Verbesserungspotenzial, wie MT in Auting beweist. Die Bayern haben weltweit einen besonderen Ruf für ihre Mehrblattpropeller.
...
Der ganze Text hier: purl.org/aero/PR2022-01-28 (PDF)
----------
Was keinen Platz in der Sendung fand:
Der Gesamtwirkungsgrad (Triebwerk und gegebenenfalls Propeller) ist bei allen modernen Luftfahrtantrieben (Diesel/Propeller, Turboprop, Turbofan) ähnlich. Die bessere Aerodynamik des Propellerpassagierflugzeugs folgt aus der geringeren Machzahl. Die Umweltwirkung (äquivalente CO2) des Propellerflugzeugs ist deutlich besser (keine wärmenden Kondensstreifen), weil das Propellerflugzeug tiefer fliegt (weil langsamer). Dieselmotoren erfordern derzeit noch deutlich mehr Wartungsaufwand als große Turbofantriebwerke und sind deutlich schwerer als diese. Das macht den Einsatz von Dieselmotoren für große Passagierflugzeuge heute noch nicht wirtschaftlich im Sinne der Direct Operating Costs (DOC). Anders die Situation bei der Celera 500 L. Das Flugzeug tritt gegen vergleichsweise viel verbrauchende Business Jets an.
Dazu jetzt studentische Arbeiten der HAW Hamburg:
Vergleich des Kraftstoffverbrauchs von Strahltriebwerken und Propellertriebwerken (nbn-resolving.org/urn:nbn:de:...)
Design of a Modern Passenger Aircraft with Diesel Engine and Propeller (nbn-resolving.org/urn:nbn:de:...)