GE Aerospace hat kürzlich mit den Bodentests eines hybrid-elektrischen Antriebs im Rahmen des NASA-Projekts HyTEC (Hybrid Thermally Efficient Core) begonnen. Das teilte der US-Triebwerkshersteller Mitte Dezember über LinkedIn und X mit. Für das Projekt wurde ein Passport-Triebwerk, das die Bombardier-Flaggschiffe Global 7500 und Global 8000 antreibt, mit Elektromotoren ausgestattet, die auch als Generatoren fungieren. Die Motorgeneratoren sollen die Gasturbine unterstützen, beispielsweise beim Start und Steigflug.
Ein Passport-Business-Jet-Triebwerk wird für Testläufe mit Motorgeneratoren ausgestattet.
Nach Angaben der NASA könnte der Demonstrator zum ersten hybrid-elektrischen Serienantrieb für Standardrumpfflugzeuge führen und wäre damit eine Option für die Nachfolger von Boeing 737 oder Airbus A320. HyTEC soll das Konzept bis Ende 2028 demonstrieren, damit es in den 2030er Jahren für neue Passagierflugzeuge bereitsteht.
Die Herausforderung bei einem solchen hybrid-elektrischen Turbofan liegt nach Angaben der NASA darin, herauszufinden, in welchen Flugphasen die Elektromotoren am besten zum Einsatz kommen. Die Bodentests bei GE Aerospace dienen auch dazu, diese Frage zu klären. Das System kann nach Angaben von GE mit oder ohne Batterien betrieben werden. Das könnte die Einführung von hybrid-elektrischen Antrieben beschleunigen, weil sie nicht von der Entwicklung von Batterien mit hoher Energiedichte für die Luftfahrt abhängen.
Kompaktes Kerntriebwerk
Wenn die Fluggasturbine in wichtigen Flugphasen von Elektromotoren unterstützt wird – man spricht hier von einer milden Hybridisierung -, kann das Kerntriebwerk (Verdichter, Brennkammer, Turbine) für den Reiseflug optimiert werden und damit kleiner ausfallen. Entsprechend hat HyTEC zum Ziel, einen Turbofan mit einem kleineren Kerntriebwerk zu entwerfen, der vom Schub her aber vergleichbar ist mit heutigen Narrowbody-Antrieben (z. B. CFM International LEAP oder Pratt & Whitney PW1000). Dafür müssen Druck und Temperaturen im Kerntriebwerk steigen. Das geht nur mithilfe von neuen, hitzefesten Materialien und verbesserter Aerodynamik.
Durch eine Verkleinerung des Kerntriebwerks lässt sich auch das Nebenstromverhältnis vergrößern. Es setzt den Luftmassenstrom, der über den Bypass-Kanal um das Kerntriebwerk herum fließt, ins Verhältnis zur Luftmasse, die durch das Kerntriebwerk geleitet wird. Das Nebenstromverhältnis ist eine wichtige Kenngröße für die Vortriebseffizienz. Vereinfacht gesagt: je höher das Nebenstromverhältnis, desto höher der Vortriebswirkungsgrad. HyTEC plant eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs um 5 bis 10 Prozent.
Viele Projekte für hybrid-elektrische Antriebe
GE Aerospace beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit dem Thema Hybrid-Elektrifizierung. 2016 hat der US-Triebwerkshersteller einen über einen Elektromotor angetriebenen Propeller am Boden getestet. Ein hybrid-elektrisches Hochvolt-Antriebssystem in der Megawatt-Leistungsklasse hat GE 2022 unter simulierten Flughöhenbedingungen bei der NASA untersucht. Ebenfalls mit der NASA entwickelt GE derzeit im Rahmen des Electrified-Powertrain-Flight-Demonstration-Programms ein hybrid-elektrisches Antriebssystem für eine Flugerprobung an einer Saab 340B. Und auch für das Zukunftstriebwerk Open Fan von CFM International (Joint Venture von GE Aerospace und Safran Aircraft Engines) arbeitet das Unternehmen an hybrid-elektrischen Technologien.
Das amerikanisch-französische Joint Venture CFM International arbeitet an einem Open Fan mit hybrid-elektrischen Komponenten.
Auch der zweite große US-Triebwerkshersteller ist an hybrid-elektrischen Antrieben interessiert. Pratt & Whitney wurde, wie GE Aerospace, von der NASA in der ersten Phase von HyTEC gefördert. Dabei ging es um die Auswahl von Komponententechnologien für den Kerndemonstrator. Für Phase 2 wurde dann jedoch nur GE Aerospace ausgewählt. Pratt & Whitney entwickelt aber seit 2022 zusammen mit Partnern im europäischen Clean-Aviation-Projekt SWITCH (Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprising Hybrid-Electrics) hybrid-elektrische Komponenten für den Getriebefan. Die kanadische Tochter Pratt & Whitney Canada rüstet derzeit gemeinsam mit Collins Aerospace und De Havilland Canada eine Dash 8-100 mit einem hybrid-elektrischen Antrieb aus. Der Beginn der Flugerprobung verzögert sich jedoch.
