Leichter, umweltfreundlicher, sicherer: Blasen-Kraftstofftanks der nächsten Generation
3 % der weltweit verursachten CO2-Emissionen gehen auf die europäische Luftfahrtindustrie zurück – diese Zahl soll in der Zukunft sogar noch steigen. Das Programm Clean Sky hat sich zur Aufgabe gemacht, die Umweltleistung der Luftfahrt zu verbessern. Vor diesem Hintergrund wurden ehrgeizige Ziele gesteckt, die auf die Entwicklung bahnbrechender Technologien ausgerichtet sind. Letztere sollen Flugzeugemissionen und Lärmpegel erheblich verringern und gleichzeitig die Zusammenarbeit innerhalb der europäischen Luftfahrtindustrie stärken sowie die Führungsrolle und Wettbewerbsfähigkeit Europas in diesem Sektor untermauern. Für die zweite Phase dieses Programms sind unter anderem Arbeiten an einem Kipprotorflugzeug sowie einem Verbunddrehflügler vorgesehen. Mit der Konzeption, Entwicklung und Fertigung stoßfester, leichter Blasen-Kraftstofftanks, die nur einen geringen CO2-Fußabdruck hinterlassen, fördert das EU-finanzierte Projekt ACTIonRCraft den Drehflügler der Zukunft. „In diesen Tanks kommen die ’robusten, leichten und umweltfreundlichen Innovationstechnologien von Safran Aerosystems zum Einsatz. Dazu gehören eine funktionalisierte Auskleidung, ein leichteres Gewebe sowie spezielle Lösungsmittel. Die Technologien sollen auf ihre Eignung für eine Verwendung im Hochgeschwindigkeits-Verbunddrehflügler getestet werden, anschließend stehen entsprechende Überprüfungen und Validierungen an“, sagt Projektkoordinatorin Valérie Briand.
Wie die innovativen Blasen-Kraftstofftanks Realität wurden
Stoßfestes Gewebe ist in der Regel aus Polyamid gefertigt. „Die Beteiligten von ACTIonRCraft entdeckten einen neuen Fasertyp und setzten diesen dann ein. Auch das Webverfahren zur Herstellung des Gewebes konnte optimiert werden“, bemerkt Briand. Die Innovation bezüglich des Gewebetyps und die Optimierung der Beschichtung ermöglichten eine Reduzierung des Gewichts der Tankwand um 25 % bzw. eine Gewichtsreduktion um 10 % bei Berücksichtigung des gesamten Tanks. Dieser umfasst schließlich auch Verbindungsstücke aus Metall sowie verschiedene Gummiteile. Darüber hinaus wurde bei der Gestaltung der Tankwand einkalkuliert, auf welche Weise sich eine Helikopterstruktur bei einem Zusammenprall deformiert und Energie absorbiert. „Im Verlauf des Projekts wurden sowohl eine Simulation eines tatsächlichen Zusammenstoßes sowie ein Würfel-Crashtest durchgeführt. Der Würfel, bestehend aus einem Kraftstofftank mit der neuen Tankwand, eingefügt in eine Verbunddrehflügler-Struktur, bestand beide Tests“, fügt Briand an. Das Projekt führte ferner eine Studie dazu durch, welche Substanz sich als Alternative zum Lösungsmittel Methylethylketon eignet, das in der Regel bei der Herstellung von Kraftstofftanks eingesetzt wird. Zu den Errungenschaften des Projekts zählt die Identifikation eines neuen Lösungsmittels, für welches schließlich der Technologie-Reifegrad 6 erreicht werden konnte. „Das neuartige Lösungsmittel wurde bei der Fertigung der sieben Kraftstofftanks des RACER eingesetzt. Ihm ist außerdem eine Verringerung der während der Produktion der Kraftstofftanks anfallenden Emissionen um 40 % zu verdanken. Darunter fällt auch das Beschichten der Materialien“, so Briand.
Ergebnisse mit großer Wirkung ebnen den Weg nach vorne
„Wir haben sieben Kraftstofftanks mit einer neuartigen, leichten Tankwand entwickelt. Die Tankwand besteht aus einem Textilgewebe mit funktionalisierter Auskleidung, die mittels einer Gummischicht zusammengefügt sind“, erläutert Briand. Die Tanks entsprechen der Bau- und Zulassungsvorschrift für Groß-Drehflügler CS-29 und verfügen über die betreffenden mechanischen Eigenschaften. Zudem werden bei der Fertigung dieser Tanks wesentlich weniger flüchtige organische Verbindungen freigesetzt als bei Herstellungsprozessen für andere Tanks. Sie sind überdies leichter, womit sie zu den Zielen einer neu aufkommenden Art von Drehflüglern beitragen, zu deren Vertretern der RACER gehört. Mit Blick in die Zukunft plant ACTIonRCraft, das neue Lösungsmittel bei der Serienproduktion der Kraftstofftanks zu etablieren. „Dies wird zu einer echten Verbesserung bezüglich der Umweltauswirkungen durch Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen bei der Produktion und für die Gesundheit des Bedienpersonals führen“, merkt Briand an. Das Forschungsteam des Projektes beabsichtigt, sich weiter mit der funktionalisierten Auskleidung zu beschäftigen, um die nächste Generation zu entwickeln. „Die Arbeit von ACTIonRCraft wird außerdem über das EU-finanzierte Projekt STRONGRCRAFT weitergeführt. Wir fügen im Zuge dieses Projektes das vollständige Kraftstoffsystem in den RACER-Demonstrator ein“, so Briand abschließend.
Schlüsselbegriffe
ACTIonRCraft, Kraftstofftanks, Drehflügler, RACER, leicht, stoßfest, Clean Sky
