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Dienstag, 26.09.2017
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Vulkanasche: Lösungen für resistentere Flugzeug-Triebwerke gesucht

„Aschefänger“ soll gefährliche Partikel aus Flugzeug-Triebwerken verdrängen

Wie könnten Flugzeugantriebe so konstruiert werden, dass sie auch bei Vulkanasche mnoch sicher laufen? Diese Frage stellen sich seit dem Ausbruch des Eyjaflallajökull und der resultierenden Blockade des Luftverkehrs nicht nur die Fluggesellschaften. Auch Wissenschaftler suchen nach Verbesserungen für die Triebwerke. Erste Ideen stellt jetzt ein Berliner Forscher vor.
Flugzeugtriebwerk

Flugzeugtriebwerk

Wenn ein Vulkanausbruch auf Island den europäischen und interkontinentalen Flugverkehr lahm legt, geraten nicht nur Verkehrsminister, Luftfahrtunternehmen und Meteorologen ins Grübeln. Angesichts der wirtschaftlichen Folgen und der möglichen Gefahren für den Flugverkehr stellen sich auch Ingenieure die Frage, ob und wie Flugzeuge sicherer konstruiert werden können. Einer von ihnen ist Professor Dieter Peitsch vom Fachgebiet Luftfahrtantriebe der Technischen Universität Berlin. Er hat sich Gedanken darüber gemacht, wie Triebwerke von Verkehrsmaschinen sicherer und ascheresistenter gemacht werden könnten.

Abfangen der Asche vor der Brennkammer


„Je nach Zusammensetzung der Aschewolke kann sich in den Brennkammern der Triebwerke ein Schmierfilm bilden, der sich auf den Turbinenschaufeln absetzen und dabei die winzigen Kühlluftbohrungen verstopfen kann“, beschreibt Peitsch eines der Hauptprobleme beim Durchfliegen einer Vulkanaschewolke. In einer Brennkammer herrschen Temperaturen von bis zu 1.500 Grad Celsius.

„Wenn diese heißen Gase direkt mit der Oberfläche der Schaufeln in Kontakt kommen, beginnen die metallenen Bauteile der Triebwerke zu schmelzen“, sagt der Triebwerksfachmann. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problem sieht er darin, einen großen Teil der Aschepartikel vor dem Eintreten in die Brennkammer abzufangen. „Bei Propellermaschinen, die häufig auch auf staubigen Pisten starten und landen, gibt es bereits entsprechende Partikelabscheider“, so Peitsch.


Schema eines Triebwerks mit Verdichter

Schema eines Triebwerks mit Verdichter

Aschenfänger im Verdichter


Problematisch sei es allerdings, eine solche Einrichtung in den Strahltriebwerken großer Verkehrsmaschinen einzubauen, ohne die Leistungsfähigkeit und das Gewicht der Antriebe negativ zu beeinflussen. Eine Möglichkeit wäre es, so Peitsch, direkt vor der Brennkammer des Triebwerkes anzusetzen, im hinteren Teil des Verdichters. „Man könnte die aktive Kontrolle der Strömung und die daraus entstehenden Wirbelsysteme aber auch dazu nutzen, eventuell einströmende Ascheteilchen nach außen an die Wand des Verdichters zu drängen“, überlegt Peitsch.

Über eine manuell vom Piloten zu bedienende Öffnung könnten die Teilchen dann vor der Brennkammer aus dem Strömungskanal herausgeführt werden. Das setzt allerdings voraus, dass der Pilot eine gefährliche Aschewolke auch bemerkt, bevor die Triebwerke betroffen sind und ausfallen. Dabei gehe es um die ersten Minuten. Jeder Pilot würde in einem solchen Fall sofort versuchen, aus der Wolke herauszufliegen.

Messflugzeuge in jedem Land


„Die trockenen Aschewolken können aber nicht einfach mit dem Radar detektiert werden“, sagt der Fachmann. Bis ein zuverlässiger und wirtschaftlich tragbarer Weg in der Konstruktion der Triebwerke gefunden sein wird, rät Peitsch dazu, die Simulations- und Messtechnik in der Atmosphärenforschung zu verbessern. „Derzeit müsste in jedem Land ein gut ausgerüstetes Messflugzeug stationiert werden“, meint er. Mit dem sogenannten LIDAR (Light Detection and Ranging), das mit Lasertechnik Staub- und Aschewolken aufspüren kann, könnten dann zuverlässigere Aussagen über Ort und Ausdehnung einer für die Luftfahrt gefährlichen Wolke getroffen werden.

Lesen Sie mehr zum Thema in unserem Special Gletschervulkan Eyjafjallajökull: Der Ausbruch
(Technische Universität Berlin, 30.04.2010 - NPO)
 
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