Die Falcon 20E des DLR schnüffelt wieder im Abgas anderer Flugzeuge, diesmal sind jene mit modernen Turbofans dran: Im November fanden von Toulouse aus Messflüge hinter einem Airbus A321neo mit Getriebefans von Pratt & Whitney statt, wie das DLR auf LinkedIn mitteilte. Die Flüge sind Teil des ECLIF-X-Projekts (Emission and Climate Impact of Alternative Fuels). Dabei soll untersucht werden, wie der Schwefelgehalt in Jet-Treibstoff Partikelemissionen und Kondensstreifenbildung beeinflusst.
Die ECLIF-Messkampagnen haben bereits Tradition. Das DLR hat seit 2015 mehrere große Emissionskampagnen durchgeführt, die sowohl Bodentests als auch Messflüge umfassten. Im Fokus steht dabei die Zusammensetzung der Abgase bei der Verbrennung von alternativen Treibstoffen wie dem Biokerosin HEFA-SPK. Dabei hat das DLR gemeinsam mit Partnern sowohl unterschiedliche Treibstoffmischungen als auch unterschiedliche Triebwerke untersucht. Oft dient dabei die Dassault Falcon 20E als "Verfolger", der mit Messinstrumenten ausgestattet in den Abgasstrahl der vorausfliegenden Flugzeuge einfliegt.
Seit Anfang des Jahrzehnts rücken moderne Turbofans ins Blickfeld. Bei ECLIF-3 führte das DLR 2021 gemeinsam mit Airbus, Rolls-Royce und dem Treibstoffhersteller Neste Emissionsmessungen hinter einer A350-900 durch, die in beiden Rolls-Royce Trent XBW 100 Prozent HEFA-SPK verbrannte.
Wie hängen Ruß und Kondensstreifen zusammen?
Den Abgasstrahl einer A319neo und einer A321neo mit LEAP-1A-Triebwerken von CFM International untersuchte die DLR-Falcon 2021 und 2023 im Projekt VOLCAN (Vol avec carburants alternatifs nouveaux). Während die A319neo mit entschwefeltem Jet-A1 flog, war die A321neo ebenfalls mit 100 Prozent HEFA-SPK in beiden Triebwerken unterwegs. Und auch das Abgas der Boeing 737 MAX mit LEAP-1B-Triebwerken wird vermessen: Aktuell finden gemeinsam mit TUIfly Messflüge hinter Linienjets über Deutschland und Österreich statt, allerdings mit "normalem" Jet-A1.
Durch frühere Messkampagnen konnte das DLR bereits belegen, dass durch Beimischung von alternativen Kraftstoffen weniger Ruß im Abgas vorhanden ist. Das liegt daran, dass sie, anders als fossile Treibstoffe, keine oder wenige Aromaten enthalten. Aromaten sind zyklische Kohlenwasserstoffe, die für die Rußbildung verantwortlich sind. Rußpartikel wirken als Kondensationskeime für Wassertropfen, die bei niedrigen Temperaturen gefrieren. Ist in der Luft ausreichend Feuchtigkeit vorhanden, entstehen Kondensstreifen. Vor allem langlebige Kondensstreifen, sogenannte Kondensstreifen-Zirren, tragen zur Klimaerwärmung bei. Das haben DLR-Forscher herausgefunden.
Warum interessieren sich die Wissenschaftler nun für die Abgase moderner Turbofans? Sie sind meist mit einer Magerbrennkammer ausgestattet, die Kerosin sehr rußarm verbrennt. Ob weniger Ruß automatisch weniger Kondensstreifen bedeute, sei allerdings noch ungeklärt, so das DLR. Beim VOLCAN-Projekt zeigte sich zum Beispiel, dass die LEAP-Triebwerke weniger Ruß als die Vorgängergeneration ausstießen. Dennoch seien mehr Eispartikel gemessen worden als erwartet, sagte Prof. Christiane Voigt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre beim Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress 2023 in Stuttgart. Die Forscher wollen noch mehr Daten sammeln, um zu klären, wie diese Eiskristalle entstehen.
