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Neuartiges Dieseltriebwerk für Flugzeuge entwickelt

07.11.2006
TSDAE steht für „Two Stroke Diesel Aircraft Engine“ und damit für ein Projekt, bei dem in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Fertigungstechnik und Produktion (IFP) der Hochschule Karlsruhe und einem Industriepartner ein neuartiges Dieseltriebwerk für Flugzeuge entwickelt wird.

Die meisten heute erhältlichen Hubkolbenmotoren für Flugzeuge stammen aus zwei Unternehmen und basieren größtenteils auf einem Motorenkonzept, das in den 50er-Jahren entwickelt wurde. Beide Firmen bieten dabei kein Dieseltriebwerk an. Zwar sind einige von Kfz-Dieselmotoren abgeleitete Treibwerke auf dem Markt, aber eine Neuentwicklung nach aktuellstem Stand der Technik fehlt.

Dabei könnten sich mit einem neuartigen Dieseltriebwerk viele Vorteile verbinden: Der Dieselkraftstoff (Kerosin) ist weltweit verfügbar und die Kraftstoffkosten sind geringer als bei sonstigem Flugbenzin. Zudem spricht der geringere Kraftstoffverbrauch auch für den Einsatz von Dieselmotoren in der Luftfahrt. „Eine kerosinbetriebene Kolbenmotoren-Familie ist somit nicht nur eine technisch interessante Alternative zu den bisherigen Flugmotoren“, ist sich Prof. Dr. Rüdiger Haas, Professor an der Fakultät für Maschinenbau der Hochschule Karlsruhe und Leiter des dortigen Instituts für Fertigungstechnik und Produktion, sicher, „sondern könnte sicherlich auf dem Markt der Flugzeugmotoren auch ein Bestseller werden. Daher wurde am Institut die Idee geboren, ein neuartiges Dieseltriebwerk für Flugzeuge zu entwickeln, in dem das Zweitakt- mit dem Diesel-Prinzip kombiniert wird.“

Das Gesamtkonzept sieht eine jeweils um zwei Zylinder abgestufte Boxer-Motoren-Baureihe von 4 bis 12 Zylindern vor, um den Austausch bestehender Treibwerke so einfach wie möglich zu gestalten. Herzstück der neuen Motoren sind die nach dem Zweitakt-Diesel-Prinzip arbeitenden, quergespülten Zylinder. Die Leistung beträgt pro Zylinder 30 - 35 kW. Als Einspritzanlage kommt ein modernes Common-Rail-System zum Einsatz. Die Zweitakt-Motoren zeichnen sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau aus. Sie bestehen aus deutlich weniger Bauteilen als herkömmliche Motoren, da weder Nockenwelle, Ventiltrieb noch Steuerkette benötigt werden und weisen somit in der Regel auch eine höhere spezifische Leistung auf. „Das Innovative dieser Entwicklung besteht auch in der Reduzierung der Zahl beweglicher Teile innerhalb des Motors“, erläutert Prof. Dr. Rüdiger Haas das Konzept, „denn damit können wir nicht nur das Gewicht des Motors senken, sondern auch den Anteil verschleißintensiver Bestandteile, was die Störanfälligkeit und Wartungsintensität des Motors reduziert und seine Laufzeit erhöht.“

Am Institut für Fertigungstechnik und Produktion der Hochschule Karlsruhe konnte von einem dreiköpfigen Team ein Einzylinder-Zweitakt-Dieselversuchsmotor innerhalb von sechs Monaten konstruiert und zu über 90 % sogar vor Ort gefertigt werden, wobei am Institut gleichzeitig neuartige Werkzeuge getestet wurden wie beispielsweise spezielle Hochleistungsfräswerkzeuge. Der Versuchsmotor wurde inzwischen auf einem Prüfstand der WTZ Roßlau GmbH, einer Forschungseinrichtung für Verbrennungsmotoren und Maschinenbau, aufgebaut und getestet. Dabei wurden die in ihn gesetzten Erwartungen weit übertroffen. Nun sollen am Institut für Fertigungstechnik und Produktion der Hochschule Karlsruhe weitere Entwicklungsschritte folgen. Unter anderem sollen dabei der Brennraum, die Spülkanäle und die Paarung Kolben-Laufbuchse weiter optimiert werden, um den Kraftstoff- und Ölverbrauch noch weiter zu reduzieren.

„Die ersten Resultate der Prüfungen stimmen uns für die Weiterentwicklung sehr optimistisch“, so Prof. Dr. Rüdiger Haas, „wobei uns natürlich bewusst ist, das es bis zu unserem Ziel, der Serienreife des Motors, noch ein weiter Weg ist.“ Auch der Rektor der Hochschule Karlsruhe Prof. Dr. Karl-Heinz Meisel zeigte sich von der Präsentation der bisherigen Ergebnisse beeindruckt, „zumal das Projekt einmal mehr verdeutlicht, wie über die praxisorientierte Forschung an der Hochschule in Zusammenarbeit mit der mittelständischen Industrie innovative Produkte mit großem Marktpotenzial entstehen.“

Prof. Dr. Rüdiger Haas ist auch privat sehr eng mit der Fliegerei verbunden. Er besitzt seit mehr als 25 Jahren eine Lizenz als Flugkapitän und ist ehrenamtlich in der Ausbildung von jungen Verkehrsflugzeugführern und als Prüfer beim Luftfahrtbundesamt tätig.

H. Gust | Hochschule Karlsruhe
Weitere Informationen:
http://www.hs-karlsruhe.de

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