Gemessene Daten sind die Grundlage für die Erkenntnisgewinnung in der Wissenschaft. Daraus kann man im Vergleich zu früheren Daten auch Fortschritte ablesen und erkennen, welche Maßnahmen Effekte zeigen und welche nicht. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun in Zusammenarbeit mit der Deutsche Aircraft auf dem Sonderflughafen Oberpfaffenhofen erstmalig die Emissionen der beiden PW119B-Turboprop-Triebwerke des Forschungsflugzeugs D328 UpLift am Boden gemessen. Bei dieser Messkampagne wurden beide Triebwerke mit synthetischem, aromatenfreien Power-to-Liquid-Treibstoff (PtL) gespeist.
Diese Messungen fanden bereits Mitte September statt und sind die weltweit ersten, bei denen die Abgaswerte von Turboprop-Triebwerken bei der Verwendung von synthetischen, aromatenfreien PtL-Kraftstoff gemessen wurden. Mit ihnen bereiteten die Wissenschaftler die Flugversuche vor, die in diesem Monat erfolgen werden, und bei denen die Abgaswerte im Flug gemessen werden. Dazu wird die Falcon 20E des DLR in dichtem Abstand hinter der D328 UpLift fliegen.
Systematische Daten von Turboprop-Triebwerken fehlen
Nina Gaiser vom DLR-Institut für Verbrennungstechnik aus Stuttgart leitete die Bodenmesskampagne. Sie sagte: „Während der Einsatz alternativer Kraftstoffe in Strahlflugzeugen bereits in mehreren Studien, auch von uns am DLR, untersucht wurde, fehlen für Turboprop-Maschinen noch systematische Daten über das Emissionsverhalten der Triebwerke. Daher sind die Untersuchungen, wie sich die Schadstoffemissionen durch die Verwendung von aromaten- und schwefelfreiem synthetischem Kraftstoff im Vergleich zu einem Standardkerosin verändern, von besonderem wissenschaftlichem Interesse.“
Die Messsonde wurde für die Messungen fest am Boden hinter dem Flugzeug verankert. © DLR
Das DLR teilte mit, dass ein Team des DLR-Instituts für Verbrennungstechnik eine Messsonde entwickelt hat, die für die Versuche fest am Flughafen Oberpfaffenhofen installiert war. Während der Pilot mit dem Flugzeug am Boden stehend die verschiedenen Schubstufen des LTO-Zyklus (Landing and Take-Off-Cycle) durchläuft, nimmt die Sonde Abgasproben und leitet sie in das mobile Labor des Teams weiter, das in sicherer Entfernung zum Flugzeug steht. Im mobilen Labor können die Forschenden sowohl die Zusammensetzung des Abgases als auch die Anzahl, Größe und Verteilung der enthaltenen Partikel bestimmen.
Das DLR hatte die D328 UpLift im vergangenen Jahr von der Deutsche Aircraft erhalten. © DLR
Im Gegensatz zu Messungen im Flug können am Boden alle Lastzustände der Triebwerke gezielt angesteuert und detailliert analysiert werden. Dies gewähre, so das DLR, Einblicke in extrem niedrige Lastzustände, wie sie beim Rollen des Flugzeugs am Flughafen auftreten, sowie Einblicke in sehr hohe Lastzustände wie beim Start. Gerade diese Schubeinstellungen hätten einen wesentlichen Einfluss auf die Luftqualität am Boden. Zusätzlich zu den Emissionsmessungen direkt am Auslass des Triebwerks seien für die Forschenden unterschiedliche Abstände der Probenahme vom Triebwerk von besonderem Interesse und lieferten unter anderem wichtige Einblicke in die Ausbreitung des Abgasstrahls und die Alterung von Aerosolen.
Die Abgasmessungen mit der D328 UpLift fanden im September 2024 auf dem Sonderflughafen Oberpfaffenhofen statt. © DLR
In einer vorherigen Testreihe analysierten die Forschenden bereits eine Dual-Mode-Konfiguration, bei der ein Triebwerk mit PtL-Proxy-Kraftstoff und das andere mit konventionellem Kerosin betrieben wurde. Die vorläufigen Dual-Mode-Ergebnisse zeigen bereits eine signifikante Reduktion der Partikel-Emissionen beim Einsatz von PtL-Proxy.
Die Forschenden gehen davon aus, dass die anstehenden Flugmessungen im Oktober weitere wichtige Erkenntnisse über die Anwendung und Effizienz synthetischer Treibstoffe liefern werden.
Volker K. Thomalla
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