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Befragung: Mark Scully von ATI über Innovationen im Luftfahrtantrieb

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Im Rahmen einer Artikelserie, die sich mit den Antriebstechnologien befasst, die die Zukunft der wichtigsten Verkehrssektoren prägen werden, sprach der Ingenieur mit Mark Scully, Leiter der Abteilung Technologie, fortschrittliche Systeme und Antrieb am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik, über die Innovationen, die den Luftfahrtsektor gegen Null tendieren lassen werden.

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Welche Antriebsinnovationen und -technologien werden dazu beitragen, Ihren Sektor gegen Null zu treiben?

Der Schwerpunkt der ATI auf Nachhaltigkeit umfasst Luftfahrzeuge, Flugbetrieb, Fertigung, Bodenbetrieb, lebenslange Unterstützung und kohlenstoffarme Energiequellen. Insbesondere für den Antrieb müssen wir nach alternativen Energie-/Energiequellen Ausschau halten, um den Übergang zum Netto-Nullpunkt zu erreichen.

Es handelt sich nicht um eine "Einheitsgröße für alle". Zu den Technologien, die wir unterstützen, gehören Batterien für vollelektrische Kurzstreckenflugzeuge, flüssiger und gasförmiger Wasserstoff für Flugzeuge mit Brennstoffzellen-, Gasturbinen- oder Gasturbinenantrieb im Kurz- und Regionalstreckenbereich sowie nachhaltige alternative Kraftstoffe, die aus Biomasse-zu-Flüssigkeits- oder Power-to-Liquid-Ansätzen gewonnen werden.

Die Prioritäten für zukünftige Antriebs- und Energiesysteme sind die Erhöhung der Antriebs- und Energieeffizienz, die Reduzierung von Emissionen und die Senkung der Betriebskosten. Dies könnte durch Konfigurationen erreicht werden, die vollelektrische, serielle und parallele Hybrid- und Getriebeturbolüfter (mit Optionen für verstellbare Lüfter und/oder Hybridisierung) sowie längerfristig durch die Einführung supraleitender elektrischer Lüfterantriebe. Es ist wichtig, dass wir weiterhin Innovationen in einer Reihe von Konfigurationen anregen.

Beschreiben Sie kurz einige der Schlüsselaktivitäten Ihrer Organisation in diesem Bereich

Die ATI arbeitet bei Forschungsinitiativen zur Entwicklung dieser zukünftigen Antriebs- und Energiesysteme eng mit dem Sektor zusammen. Etwa die Hälfte des F&T-Portfolios der ATI konzentriert sich auf zukünftige Antriebe, einschließlich wichtiger Demonstratorprogramme. Beispiele hierfür sind ACCEL - unter der Leitung von Rolls-Royce, mit dem Elektromotoren- und Steuergerätehersteller YASA und dem Luftfahrt-Startup Electroflight, ein Projekt zur Entwicklung des schnellsten vollelektrischen Flugzeugs der Welt; und das HyFlyer-Projekt von ZeroAvia - ein Forschungsprogramm zur Entwicklung einer emissionsfreien Antriebsstranglösung auf Wasserstoffbasis. Das Vereinigte Königreich verfügt über eine Lieferkette und ein akademisches Netzwerk, die beide Weltklasse sind, und eine Schlüsselrolle der ATI besteht darin, diese zusammenzubringen.

Was sind die wichtigsten Hindernisse und Herausforderungen für Entwicklungen in diesem Bereich?

Es gibt mehrere technische Herausforderungen bei der Bereitstellung von Energie und Leistungsdichte, um mit konventionellen Gasturbinen-Antriebssystemen konkurrieren zu können, die Leistungsdichten von etwa 10 kW/kg erreichen. Die wichtigsten Bausteine für künftige Antriebssysteme sind elektrische Maschinen, Leistungselektronik und Brennstoffzellen, und die derzeit besten Leistungsdichten für jedes dieser Systeme liegen in der Größenordnung von 5 kW/kg und nur 3 kW/kg für Brennstoffzellen. Daher werden weitere Innovationen erforderlich sein, um wettbewerbsfähige zukünftige Antriebe zu liefern. Darüber hinaus ist ein nationales Netzwerk von Forschungsinfrastrukturen erforderlich, um diese zukünftigen Antriebssysteme so zu entwickeln, dass sie die Herausforderungen der Subsystem-, Antriebssystem- und Flugzeugintegration in repräsentativen Luft- und Raumfahrtumgebungen darstellen. Die ATI leitet den Sektor bei der Festlegung der Prioritäten für diese neuen Fähigkeiten der Forschungsinfrastruktur.

Die wichtigsten Bausteine für zukünftige Antriebssysteme sind elektrische Maschinen, Leistungselektronik und Brennstoffzellen

Letztlich ist dies eine globale Herausforderung, die internationale Zusammenarbeit erfordert. Die First Mover werden die künftige Richtung, die Normen und Vorschriften usw. diktieren. Wir wollen, dass Großbritannien in dieser Hinsicht eine Führungsrolle übernimmt, und deshalb ist es wichtig, diejenigen zu unterstützen, die innovativ sind und die Führung übernehmen.

Welche Vision haben Sie für die langfristige Zukunft des Antriebs in Ihrem Sektor?

Die ATI-Vision für den Antrieb konzentriert sich auf drei vorrangige Themen - dies sind die Einführung großer Turbofan-Triebwerke mit ultrahohem Nebenstromverhältnis, vollelektrische Batterie- und Brennstoffzellenantriebe und hybridelektrische Antriebssysteme. Diese Elemente sind in der britischen Luft- und Raumfahrttechnologiestrategie der ATI, Accelerating Ambition, dargelegt, die drei übergreifende Treiber für Nachhaltigkeit, Mobilität und Wettbewerbsfähigkeit hat. Die strategische Vision der ATI wird ferner durch die Future Flight Challenge unterstützt, die über den Industrial Strategy Challenge Fund (ISCF) finanziert wird und die den künftigen Luftverkehr und die Luftverkehrsdienste als ein System von Systemen, neuen Modellen des Luftraummanagements und der vorausschauenden Regulierung, neuartigen Luftfahrzeug-Demonstratoren, Bodeninfrastruktursystemen, neuen Betriebsmodellen für Nutzer und kommerzielle Betreiber von Luftverkehrsdiensten sowie der Beteiligung kritischer Regulierungsbehörden in größerem Umfang betrachtet. Kürzlich kündigte die ATI den Start der FlyZero-Initiative an, die 100 Experten zusammenbringen wird, um die Arbeit an der Null-Emissions-Flugzeugtechnologie in Großbritannien anzustoßen. Dies wird in Form eines 12-monatigen Programms durchgeführt, das sich auf konstruktive Herausforderungen und Marktchancen konzentriert.

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