Für einen ruhigeren und saubereren Himmel: Untersuchung der Kopplung zwischen Sprühstrahl, Flamme und Akustik in Flugzeugtriebwerken, die mit nachhaltigen Flugkraftstoffen betrieben werden (SPARC)

Beschreibung

Menschliche Aktivitäten wie Energieerzeugung, Verkehr und Industrie haben seit der Industrialisierung zu einem starken Anstieg des Kohlenstoffdioxidgehalts (CO₂) in der Atmosphäre geführt. Dies trägt zum Klimawandel bei und führt unter anderem zu steigenden Temperaturen, extremen Wetterereignissen, schmelzenden Gletschern und einem Anstieg des Meeresspiegels. Die Luftfahrt ist besonders schwer zu dekarbonisieren, da Langstreckenflüge Treibstoffe mit sehr hoher Energiedichte benötigen.

Nachhaltige Flugtreibstoffe, sogenannte Sustainable Aviation Fuels (SAF), bieten deshalb eine wichtige Möglichkeit, die Klimawirkung der Luftfahrt zu reduzieren. Sie können aus erneuerbaren Rohstoffen oder durch synthetische Verfahren hergestellt werden und die Treibhausgasemissionen über ihren Lebenszyklus deutlich verringern. Da sich SAF in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften von herkömmlichem Treibstoff unterscheiden, kann sich auch ihr Verbrennungsverhalten verändern.

Dieses Projekt untersucht, wie SAF die Stabilität von Verbrennungssystemen in Flugzeugtriebwerken beeinflussen. Ein besonderer Fokus liegt auf thermoakustischen Instabilitäten, die durch Wechselwirkungen zwischen Flamme und Schallwellen entstehen. Diese können Druckschwingungen verstärken. Die hierbei erzeugten Instabilitäten können zu Lärm, Vibrationen und im Extremfall zu Schäden an Bauteilen führen.

Durch Experimente, Computersimulationen und mathematische Modelle wird untersucht, wie SAF-Sprays und Flammen auf akustische Störungen reagieren. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, nachhaltige Flugtreibstoffe zuverlässig in zukünftigen Flugzeugtriebwerken einzusetzen und Betriebsbedingungen zu identifizieren, unter denen Verbrennungsinstabilitäten vermieden werden können.

Eckdaten

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