Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der deutsche Flugzeughersteller Deutsche Aircraft haben erstmals beide Triebwerke des DLR-Forschungsflugzeugs D328® UpLift mit 100 Prozent synthetischem Kraftstoff getestet und Emissionsmessungen am Boden durchgeführt. Dies waren die weltweit ersten Emissionsmessungen an einem Turboprop-Flugzeug, das mit synthetischem, aromatenfreiem Power-to-Liquid (PtL)-Proxy-Kraftstoff betrieben wurde. Flugversuche für Emissionsmessungen in der Luft mit den DLR-Forschungsflugzeugen D328® UpLift und Falcon 20E sind für Oktober in Vorbereitung.
Die umfangreichen Emissionsmessungen im Abgas des Flugzeugs fanden Mitte September auf dem Gelände des Flughafens Oberpfaffenhofen statt. „Während der Einsatz alternativer Kraftstoffe in Strahlflugzeugen bereits in mehreren Studien, auch von uns am DLR, untersucht wurde, fehlen für Turboprop-Maschinen noch systematische Daten über das Emissionsverhalten der Triebwerke“, erklärt die Leiterin der Bodenmesskampagne, Nina Gaiser, vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik. „Daher sind die Untersuchungen, wie sich die Schadstoffemissionen durch die Verwendung von aromaten- und schwefelfreiem synthetischem Kraftstoff im Vergleich zu einem Standardkerosin verändern, von besonderem wissenschaftlichem Interesse.“
Detaillierte Analyse bei allen Lastzuständen des Triebwerks
Für die Tests hat ein Team des Stuttgarter DLR-Instituts für Verbrennungstechnik eine Messsonde entwickelt, die für die Versuche fest am Flughafen Oberpfaffenhofen installiert war. Während der Pilot mit dem Flugzeug am Boden stehend die verschiedenen Schubstufen des LTO-Zyklus (Landing and Take-Off-Cycle) durchläuft, nimmt die Sonde Abgasproben und leitet sie in das mobile Labor des Teams weiter, das in sicherer Entfernung zum Flugzeug steht. Im mobilen Labor können die Forschenden sowohl die Zusammensetzung des Abgases als auch die Anzahl, Größe und Verteilung der enthaltenen Partikel bestimmen. Im Gegensatz zu Messungen im Flug können am Boden alle Lastzustände der Triebwerke gezielt angesteuert und detailliert analysiert werden. Dies gewährt Einblicke in extrem niedrige Lastzustände, wie sie beim Rollen des Flugzeugs am Flughafen auftreten, sowie Einblicke in sehr hohe Lastzustände wie beim Start. Gerade diese Schubeinstellungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Luftqualität am Boden. Zusätzlich zu den Emissionsmessungen direkt am Auslass des Triebwerks sind für die Forschenden unterschiedliche Abstände der Probenahme vom Triebwerk von besonderem Interesse und liefern unter anderem wichtige Einblicke in die Ausbreitung des Abgasstrahls und die Alterung von Aerosolen.
In einer vorherigen Testreihe analysierten die Forschenden bereits eine Dual-Mode-Konfiguration, bei der ein Triebwerk mit PtL-Proxy-Kraftstoff und das andere mit konventionellem Kerosin (Jet A-1) betrieben wurde. Die vorläufigen Dual-Mode-Ergebnisse zeigen bereits eine signifikante Reduktion der Partikel-Emissionen beim Einsatz von PtL-Proxy. Die anstehenden Flugmessungen im Oktober werden weitere wichtige Erkenntnisse über die Anwendung und Effizienz synthetischer Treibstoffe liefern.
Strombasierte Kraftstoffe (PtL) werden in Zukunft als SAF (Sustainable Aviation Fuel) aus CO2 und Wasser mittels erneuerbarer Energien hergestellt und bieten somit das Potenzial, die CO2-Bilanz um mehr als 95 Prozent zu reduzieren. Der in UpLift verwendete Kraftstoff, ein 100 Prozent aromatenfreies Fischer-Tropsch Synthetic Paraffinic Kerosene (FT-SPK), ist zukünftig verfügbarem PtL chemisch und prozesstechnisch äquivalent („PtL-Proxy“). Zur Verfügung gestellt wird der Kraftstoff von der Firma Sasol.
DLR-Forschungsflugzeug D328® UpLift
Die D328® UpLift wird als fliegendes Testlabor für klimaverträgliche Luftfahrttechnologien, wie beispielsweise vollsynthetische Treibstoffe oder Wasserstoff als möglichem nachhaltigem Flugzeugtreibstoff der Zukunft, eingesetzt. Das fliegende Testlabor soll von der Industrie, von KMUs und Startups sowie von Forschungseinrichtungen genutzt werden, um neue, klimaverträgliche System-, Treibstoff- und Antriebstechnologien unter Realbedingungen zu erproben und deren Praxiseinsatz in der Luftfahrt maßgeblich zu beschleunigen. Das Forschungsflugzeug war erst im vergangenen Jahr in die DLR-Forschungsflotte aufgenommen worden und ist nun in einer ersten großen Forschungskampagne im Einsatz.
Die aktuellen Messkampagnen mit der D328® UpLift finden im Rahmen des Forschungsprojekts UpLift-CLIM0ART statt, gefördert im Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo-Klima) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).
Quelle: www.dlr.de
