AERO Technology

Kategorie: Triebwerke & Antriebe

Triebwerke und Antriebssysteme für die Luftfahrt. Themen sind Turbofan, Turboprop, Open Fan, adaptive Triebwerke sowie elektrische, hybride und wasserstoffbasierte Antriebe.

  • 52 Millionen Dollar Investition für Bochum: Wie Präzisionsguss-Hersteller Doncasters seine Aerospace-Fertigung im Ruhrgebiet ausbaut

    52 Millionen Dollar Investition für Bochum: Wie Präzisionsguss-Hersteller Doncasters seine Aerospace-Fertigung im Ruhrgebiet ausbaut

    Das Ruhrgebiet ist in Sachen Luft- und Raumfahrtbranche unerheblich weniger bekannt als etwa die Big Player wie Hamburg, München oder Bremen. Umso bemerkenswerter ist eine Investition von Doncasters für das Werk in Bochum: 52 Millionen US-Dollar sollen zusätzliche Produktionskapazitäten unter anderem für die Luftfahrt-Sparte des Spezialisten für Hochleistungsbauteile aus Präzisionsguss schaffen. Die Investition ist Teil eines auf drei Jahre angelegten strategischen Programms.

    Das international tätige Unternehmen ist auf komplexe metallische Komponenten für besonders anspruchsvolle Anwendungen spezialisiert. Der Bochumer Standort gehört zum europäischen Produktionsnetzwerk des Konzerns und arbeitet im Bereich Präzisionsguss für Luftfahrt- und Turbomaschinenanwendungen. Der Standort verfügt unter anderem über Freigaben von GE, Rolls-Royce, Safran und MTU.

    Doncasters baut Aerospace-Fertigung in Bochum aus

    Die Initiative zielt auf den Ausbau der Produktionskapazitäten, die Verbesserung der Fertigungskompetenzen und die Stärkung der Lieferketten-Resilienz für Kunden aus der Luftfahrtbranche, wie das Unternehmen bereits Ende 2025 mitteilte. Der Standort solle unter anderem auch im Bereich der vakuumgegossenen Turbinenschaufeln und Leitschaufeln sowie Superlegierungen für Flugtriebwerke weiter ausgebaut werden.

    Präzisionsguss für Turbinenschaufeln und Flugtriebwerke

    Komponenten wie Turbinenschaufeln oder Leitschaufeln gehören zu den anspruchsvollsten Serienteilen eines Triebwerks. Denn gerade im heißen Bereich eines Triebwerks sind Bauteile extremen Temperaturen und hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Werkstoffe und Fertigungsverfahren müssen deshalb höchste Festigkeit und Maßhaltigkeit sicherstellen. Damit spielen spezialisierte Zulieferer wie Doncasters eine zentrale Rolle.

    52-Millionen-Dollar-Programm schafft neue Produktionskapazitäten für die Aviation-Sparte

    Doncasters neues Investitionsprogramm soll dabei helfen, diese Rolle in Zeiten wachsender Nachfrage nach neuen Flugzeugen auszubauen. Teil der Initiative ist der Bau einer neuen Produktionshalle, wie Indy Rattu, Presindet Europe bei Doncasters, mitteilte. Sie sei Teil einer umfassenderen Initiative, die „in den Jahren 2027 und 2028 noch an Fahrt gewinnen wird und Bochum fest an die Spitze der globalen Kapazitäten von Doncasters rücken wird“.

    Neue DS-Öfen für gerichtet erstarrte Turbinenschaufeln

    Den Beginn aber sollten ab Dezember 2025 neue Öfen markieren. Darunter ein sogenannter DS-Ofen für die gerichtete Erstarrung („Directional Solidification“). Bei diesen Ofenanlagen wird das Metall beim Gießen so kontrolliert abgekühlt, dass die Kristallstruktur gezielt in eine bestimmte Richtung wächst. Das ist besonders wichtig für hoch belastete Turbinenschaufeln, weil sich dadurch ihre mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen verbessern lassen.

    Neue Produktionshalle und Kompetenzzentrum für Gießkerne

    Die neue, 3.000 Quadratmeter große Produktionshalle soll zudem mit Bestandsanlagen aus dem Bochumer Hauptgebäude ausgestattet werden und neue Kapazitäten für großformatige Gießkerne aufbauen. Die Erweiterung und neue Mitarbeitenden sollen zugleich die Grundlage für ein Kompetenzzentrum für die Gießkernfertigung am Standort Bochum bilden.

    Auf der Farnborough International Airshow 2026 im Juli rührte Doncasters bereits ordentlich die Werbetrommel. In Gesprächen mit Kunden, Partnern und Industriegrößen dürfte es um die eigene Kompetenz im Bereich präzisionsgefertigter Komponenten und fortschrittlicher Fertigungslösungen gegangen sein. Und ganz sicher auch um eine 52 Millionen schwere Investition in den Standort im Ruhrgebiet.

  • Adaptive Triebwerke: Wie XA102 und XA103 den Kampfflugzeugantrieb verändern

    Adaptive Triebwerke: Wie XA102 und XA103 den Kampfflugzeugantrieb verändern

    Mehr Schub im Luftkampf, weniger Verbrauch im Reiseflug und zusätzliche Kühlleistung für immer leistungsfähigere Bordelektronik: Anforderungen, die sich bei klassischen Kampfflugzeugtriebwerken nur schwer gleichzeitig erfüllen lassen. Diesen Zielkonflikt lösen könnten adaptive Triebwerke. US Air Force und Triebwerkshersteller wie GE Aerospace und Pratt & Whitney arbeiten an Systemen, die diese Anforderungen miteinander verbinden sollen.

    Bei einem Verkehrsflugzeug ist die Aufgabenstellung vergleichsweise eindeutig: Das Triebwerk soll über lange Strecken möglichst effizient arbeiten. Bei einem Kampfflugzeug sieht das anders aus. Im Reiseflug sind zwar auch hier Reichweite und niedriger Kraftstoffverbrauch gefragt. Je nach Mission und Situation können jedoch innerhalb kurzer Zeit hoher Schub, starke Beschleunigung und hohe Geschwindigkeiten entscheidend werden.

    Die Lösung: Adaptive Triebwerke, die ihre interne Luftführung verändern und ihre Arbeitsweise damit stärker an die jeweilige Situation anpassen können. Seit fast zwei Jahrzehnten treibt die US Air Force mit Partnern entsprechende Entwicklungsprogramme voran. Mit dem XA102 von GE Aerospace und dem XA103 von Pratt & Whitney entsteht derzeit die nächste Generation adaptiver Triebwerke.

    Drei Luftströme statt zwei

    Bei einem klassischen Turbofan wird die vom Fan angesaugte Luft auf zwei Wege verteilt. Ein Teil gelangt in das Kerntriebwerk, wird dort weiter verdichtet und schließlich für die Verbrennung genutzt. Ein zweiter Teil strömt als Nebenstrom am Kerntriebwerk vorbei.

    Sowohl GE Aerospace als auch Pratt & Whitney setzen bei ihren adaptiven Triebwerkskonzepten auf eine Three-Stream-Architektur. Zusätzlich zu Kern- und herkömmlichem Nebenstrom steht ein dritter Luftstrom zur Verfügung, dessen Nutzung je nach Betriebszustand verändert werden kann.

    Im effizienzorientierten Betrieb kann die Luftführung stärker auf niedrigen Kraftstoffverbrauch und Reichweite ausgerichtet werden. Wird hohe Leistung verlangt, lässt sich der Betriebszustand stärker auf Schub optimieren. GE spricht beim Vorgänger XA100 deshalb von einem High-Efficiency- und einem High-Thrust-Mode.

    Fan, Verdichter, Kerntriebwerk und Turbinen bleiben ein zusammenhängendes System. Die Anpassung an unterschiedliche Flugzustände erfolgt über variable Komponenten und eine veränderbare Führung beziehungsweise Verteilung der Luftströme.

    Der dritte Luftstrom dient auch der Kühlung

    Der zusätzliche Luftstrom hat zudem eine zweite wichtige Aufgabe. Moderne Kampfflugzeuge benötigen immer leistungsfähigere Radar-, Sensor-, Rechner- und Electronic-Warfare-Systeme. Mit deren Leistung steigt auch die Wärme, die aus dem Flugzeug abgeführt werden muss. Der dritte Luftstrom stellt vergleichsweise kühle Luft zur Verfügung, die zur Wärmeabfuhr genutzt werden kann. Das Triebwerk wird damit zunehmend Teil des Energie- und Wärmehaushalts des gesamten Flugzeugs.

    Für das XA100 nannte GE unter anderem eine gegenüber bisherigen Kampfflugzeugtriebwerken deutlich gesteigerte Thermal-Management-Kapazität sowie rund 25 Prozent höhere Kraftstoffeffizienz und mehr als zehn Prozent zusätzlichen Schub.

    Fast 20 Jahre Entwicklung

    Die heutige Generation adaptiver Three-Stream-Triebwerke ist das Ergebnis mehrerer aufeinander aufbauender Programme. Den Anfang machte 2007 das Adaptive Versatile Engine Technology Program, ADVENT. Im Mittelpunkt stand hier zunächst die technologische Grundlage: Ein Triebwerk sollte nicht mehr auf einen einzigen optimalen Betriebsbereich zugeschnitten sein, sondern sich unterschiedlichen Anforderungen besser anpassen können.
    Ab 2012 folgte das Adaptive Engine Technology Development Program, AETD. Dabei wurden zuvor erprobte Konzepte weiterentwickelt und einzelne Schlüsseltechnologien auf den nächsten höheren Reifegrad gebracht. Dazu gehörten adaptive Fans und Luftführungen ebenso wie neue Werkstoffe und Ansätze für das Thermal Management.

    Der entscheidende Schritt vom Technologieprogramm zum vollständigen Triebwerk folgte 2016 mit dem Adaptive Engine Transition Program, AETP. GE und Pratt & Whitney erhielten jeweils Aufträge zur Entwicklung, Fertigung und Erprobung von kompletten adaptiven Triebwerke in flugfähiger Ausführung. Daraus entstanden das GE XA100 und das Pratt & Whitney XA101.

    XA100 und XA101: Das Konzept wird zum vollständigen Triebwerk

    GE entwickelte dafür das XA100, Pratt & Whitney das XA101. Beide Konzepte sollten die Vorteile einer adaptiven Three-Stream-Architektur in einem vollständigen Kampfflugzeugtriebwerk demonstrieren. GE finalisierte das Design seines XA100 2019 und begann ab Ende 2020 die Erprobungsphase des vollständigen Triebwerks mit zwei Prototypen. Die Testprogramme lieferten umfangreiche Messdaten über das aerodynamische, thermische und mechanische Verhalten der neuen Architektur. Noch 2024 liefen zusätzliche Versuchsreihen, deren Ergebnisse ausdrücklich für die nächste Generation adaptiver Triebwerke genutzt werden sollten.

    Pratt & Whitney entwickelte parallel das XA101. Auch dieses Triebwerk basierte auf den zuvor im AETD-Programm erprobten adaptiven Technologien. Öffentlich hat Pratt & Whitney allerdings wesentlich weniger technische Daten und Testergebnisse zum XA101 veröffentlicht als GE zum XA100.

    Zeitweise wurden beide Triebwerke als mögliche neue Antriebe für die F-35 untersucht. Das Pentagon entschied sich letztlich dagegen und stattdessen für eine Weiterentwicklung des bestehenden Pratt & Whitney F135.

    NGAP: Zwei neue Triebwerke für die nächste Generation von Kampfflugzeugen

    Für zukünftige Kampfflugzeugplattformen legte die US Air Force mit dem Next Generation Adaptive Propulsion Program, NGAP, einen parallelen Entwicklungsstrang auf. Das Programm soll adaptive Triebwerke für zukünftige Kampfflugzeuge entwickeln und bis zu vollständigen Demonstratoren führen.

    Im Rahmen von NGAP entwickeln erneut beide Hersteller konkurrierende Triebwerke: GE Aerospace das XA102 und Pratt & Whitney das XA103. Beide Projekte haben inzwischen wesentliche Entwicklungsreviews abgeschlossen: GE beendete im Februar 2025 das Detailed Design Review des XA102. Im Mai 2026 folgte der „Assembly Readiness Review“. Dabei wurden neben dem Triebwerksentwurf auch Fertigungsprozesse und Lieferkette bewertet. Das Programm geht damit vom digitalen Design in Richtung Montage und Test eines vollständigen Demonstrators über.

    Pratt & Whitney XA103
    Pratt & Whitney XA103 (Bild: Pratt & Whitney)

    Pratt & Whitney befindet sich mit dem XA103 praktisch auf demselben Stand. Das Detailed Design Review wurde ebenfalls 2025 abgeschlossen, der vollständig digitale Assembly Readiness Review folgte im Mai 2026. Mittlerweile werden Komponenten für einen XA103 Prototype Ground Demonstrator beschafft und gefertigt. Dessen Bodentest ist laut Unternehmensangaben „für die späten 2020er-Jahre“ vorgesehen.

    Bei beiden Triebwerken halten sich die Hersteller mit konkreten Leistungsdaten bislang zurück. Öffentlich bekannt sind vor allem die grundlegenden Entwicklungsziele: höhere Kraftstoffeffizienz und Reichweite, hohe Schubleistung sowie zusätzliche elektrische und thermische Kapazitäten für zukünftige Missionssysteme.

    XA102 und XA103 gehen in die Hardwarephase

    Damit steht der NGAP-Wettbewerb heute an einer klaren Schwelle: XA102 und XA103 verlassen die reine Designphase und werden zu realer Hardware.