Die Versuche beim DLR-Institut für Antriebstechnik in Köln sind Teil der Umrüstung eines Passport-Triebwerks, das an einem Airbus A380 im Flug erprobt werden soll. Dafür wurde eigens eine neue Messstrecke im Hochdruckbrennkammer-Prüfstand (HBK) 1 entwickelt, die mit großen Quarzglasfenstern ausgestattet ist. Das neue Verbrennungssystem, das eine Direktverbrennung von Wasserstoff ermöglicht, stammt vom GE Aerospace Advanced Technology Team aus Garching.
Wasserstoff verbrennt wesentlich heißer und zehnmal schneller als Kerosin. Bisherige Versuche mit der Direktverbrennung von Wasserstoff wurden nach Angaben des DLR unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt. Mit den nun erfolgten Hochdruckversuchen forsche man außerhalb bislang definierter technologischer Standards. Von besonderem Interesse sei gewesen, wie sich die Flamme unter den verschiedenen Betriebsbedingungen verhält und ob die Fenster des Prüfstands der Hitze widerstehen.
Versuche im Rahmen von Clean Aviation
"Gerade bei der Wasserstoffverbrennung in Fluggasturbinen sind realistische Betriebsbedingungen aufgrund der besonderen Brennstoffeigenschaften von elementarer Bedeutung. Erstmals führen wir Untersuchungen mit diesem herausfordernden Treibstoff unter derart realistischen Bedingungen durch. Der optische Zugang gibt uns die Möglichkeit für eine einzigartige Datenerhebung", so Dr. Bertram Janus, kommissarischer Institutsleiter am Institut für Antriebstechnik und Leiter der Abteilung Brennkammer. Laser-optische Messungen wurden durch Strömungsfeldmessungen ergänzt, um ein Gesamtbild des Verbrennungsvorgangs zu erhalten und zudem numerische Simulationen zu bestätigen.
"Mithilfe der gänzlich reibungslos gelaufenen Messungen kann bewertet werden, ob der Brenner den Erwartungen entspricht oder ob Design-Anpassungen oder Änderung bei den Entwicklungs- und Auslegungswerkzeugen vorzunehmen sind", sagt Thomas Ripplinger, Teamleiter Wärme- und Verbrennungssysteme bei GE Aerospace Advanced Technology.
Die Versuche sind Teil des europäischen Clean-Aviation-Projekts HYDEA (Hydrogen Demonstrator for Aviation), in dessen Rahmen bis 2026 ein Antriebssystem für die Wasserstoffdirektverbrennung bis zu Bodentests entwickelt werden soll. Das DLR und GE Aerospace planen weitere Versuche am HBK 1 und unter anwendungsnäheren Bedingungen am HBK 2 des DLR in Köln.
