Spitzentechnologie made by MTU

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1 Spitzentechnologie made by MTU

2 Das Unternehmen Nummer eins in Deutschland Die MTU Aero Engines ist Deutschlands führender Triebwerkshersteller und weltweit eine feste Größe. Das Traditionsunternehmen, dessen Wurzeln bis zu den Anfängen der motorisierten Fliegerei zurückreichen, entwickelt, fertigt, vertreibt und betreut zivile und militärische Luftfahrtantriebe sowie stationäre Industriegasturbinen. Der Unternehmenssitz ist München. Halfen Vorgängergesellschaften zu Beginn des 20. Jahrhunderts den ersten Motorflugzeugen in die Luft, ist das Unternehmen heute in wesentlichen Triebwerksbereichen technologisch führend: Hochdruckverdichter, Niederdruckturbinen, Herstell- und Reparaturverfahren made by MTU gehören weltweit zum Besten, was es auf dem Markt gibt. Auch bei Turbinenzwischengehäusen für Antriebe von Langstreckenflugzeugen hat sich das Unternehmen einen Namen gemacht. Die MTU kooperiert mit den großen Triebwerksherstellern der Welt und ist in den wichtigen nationalen und europäischen Technologieprogrammen engagiert. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft arbeitet die MTU seit Jahrzehnten erfolgreich daran, Triebwerke noch sparsamer, schadstoffärmer und leiser zu machen. Mit ihrem breiten und ausgewogenen Produktportfolio ist die MTU in allen Schub- und Leistungsklassen vertreten. Star der zivilen Produktpalette ist der Getriebefan (GTF) PurePower PW1000G. Dieses innovative Antriebskonzept wird von Pratt & Whitney und der MTU gemeinsam realisiert; es entsteht eine komplett neue Triebwerksfamilie, die sich ganz besonders durch einen sehr hohen Wirkungsgrad und geringe Lärmemissionen auszeichnet. Der GTF ist nicht 2

3 nur technologisch ein Quantensprung, sondern auch auf dem Markt ein voller Erfolg: Airbus bietet ihn für die A320neo an und Irkut für die MS-21; exklusiv zum Einsatz kommt er in der CSeries von Bombardier, im Mitsubishi Regional Jet und in den neuen E-Jets von Embraer. Weitere zivile MTU-Aushängeschilder sind die Triebwerke V2500 für die Airbus A320-Familie, das PW2000 für die Boeing 757 und C-17, das CF6-80 der Boeing 747 und der Airbus-Modelle A310 und A330, der A380-Antrieb GP7000, das GEnx für den Boeing 787 Dreamliner und die Boeing sowie das GE9X, der Exklusivantrieb der Boeing 777X. Im militärischen Bereich ist die MTU der Systempartner für fast alle Triebwerksprogramme der Bundeswehr. Sie erfüllt sämtliche Systemfüh- rungsaufgaben, angefangen bei der Bereitstellung von Basistechnologien über die Entwicklung und Fertigung von Triebwerken und deren Komponenten bis hin zur Instandhaltung und bietet umfassenden Kundendienst. Die wichtigsten militärischen Triebwerksprogramme sind das TP400-D6 des neuen Militärtransporters A400M, das EJ200 des Eurofighters, der Tornado-Antrieb RB199 und das MTR390 des Kampfhubschraubers Tiger. Beteiligt ist die MTU auch an den militärischen GE-Antrieben F414, F110 und GE38. Eine weitere Kernkompetenz des Antriebsspezialisten ist die Triebwerksinstandhaltung hier ist die MTU einer der größten Dienstleister und unterhält Standorte auf der ganzen Welt. 3

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5 Spitzentechnologie made by MTU Wachsende Mobilitätsansprüche von Milliarden von Menschen, limitierte Rohstoffe und die sich verschärfende Umweltproblematik fordern neue Antriebslösungen, die über bestehende Konzepte hinausgehen. Die aktuellen Prognosen gehen von einem jährlichen Wachstum des Flugverkehrs von rund fünf Prozent pro Jahr aus. Das bedeutet: Um die Umweltbelastungen zu kompensieren, müssen Flugzeuge und Antriebe noch sparsamer, sauberer und leiser werden. Der europäische Luftfahrtforschungsbeirat (ACARE = Advisory Council for Aviation Research in Europe) hat sich zu ehrgeizigen Zielen für den zukünftigen Luftverkehr verpflichtet und diese in der Strategic Research and Innovation Agenda (SRIA) veröffentlicht; SRIA integriert die ACARE und Flightpath-2050-Ziele und hat als eine weitere Etappe das Jahr 2035 aufgenommen. Die Eckdaten: Bis zum Jahr 2020 soll der Luftverkehr pro Passagierkilometer 43 Prozent weniger Kraftstoff verbrauchen, 43 Prozent weniger CO 2 und 80 Prozent weniger NO X ausstoßen. Bis zum Jahr 2035 will man den Kraftstoffverbrauch des Luftverkehrs pro Passagierkilometer und damit die CO 2 -Emissionen um 60 Prozent und den NO X -Ausstoß um 84 Prozent senken; der Lärm soll um 55 Prozent zurückgehen. Zielmarken des Jahres 2050 sind -75 Prozent Kraftstoffverbrauch und CO 2 -Emissionen, -90 Prozent NO X -Ausstoß und 65 Prozent weniger Lärm. Zugrunde gelegt werden die Werte des Jahres Den größten Teil der Verbesserungen bei den NO X - und Lärmemissionen muss das Triebwerk liefern. Beim Kraftstoffverbrauch bzw. den CO 2 -Emissionen liegen die Zielwerte für das Triebwerk bei -20 Prozent bis 2020, -30 Prozent bis 2035 und über -40 Prozent bis Zum Getriebefan steuert die MTU Schlüsseltechnologien bei. Kraftstoffsparender, emissionsärmer und leiser dank Getriebefan die A320neo von Airbus. Die MTU Aero Engines arbeitet seit Jahrzehnten an neuen Technologien und gestaltet damit die Zukunft der Luftfahrt aktiv mit. Technologisch weltweit an die Spitze gesetzt hat sie sich bei schnelllaufenden Niederdruckturbinen, Hochdruckverdichtern, Turbinenzwischengehäusen, Hightech-Fertigungs- sowie Instandhaltungsverfahren. Mit jährlich über 400 Patentanmeldungen im In- und Ausland sichert sie sich ihre herausragende Position ab. Das Technologieportfolio umfasst rund 150 Projekte, die konsequent auf die Unternehmensziele fokussiert sind und nach den strengen Regeln der Technologieentwicklung bearbeitet werden. Die starke Vernetzung mit industriellen Partnern, Hochschulen und Instituten sowie eine nachhaltige Förderung durch die öffentliche Hand, etwa im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms der Bundesregierung (LuFo), sind wichtige Voraussetzungen für die erfolgreiche Entwicklung neuer Technologien. Der Fortschritt im Triebwerksbau beruht im Wesentlichen auf den beiden physikalischen Stellgrößen Vortriebswirkungsgrad und thermischen Wirkungsgrad. Jede Optimierung reduziert die Schadstoff- und Lärmemissionen. Die Entwicklungsarbeit der MTU zielt auf beide Stellgrößen ab. Für die ambitionierten Ziele von morgen gibt es heute schon Lösungen: In der Technologieagenda Clean Air Engine (Claire) kombiniert das Unternehmen Schlüsseltechnologien zu einem zivilen Antrieb, der bis zum Jahr Prozent weniger Kraftstoff verbraucht, eine entsprechend niedrigere CO 2 -Emission hat und den Lärm um 65 Prozent mindert. Das will man in drei Etappen erreichen und damit die SRIA-Ziele zur Reduktion der CO 2 - und Lärmemissionen umsetzen. 5

6 Effiziente Verdichter Die Hochdruckverdichter der MTU gehören zur Weltspitze. Seit über 30 Jahren entwickelt, fertigt, repariert und überholt die MTU diese Komponente, die als Herzstück eines Triebwerks gilt. Aktuelle Aushängeschilder der MTU-Ingenieurskunst sind die militärischen Kompressoren des Eurofighter-Antriebs EJ200 und des TP400-D6 im neuen Militärtransporter A400M. Hochdruckverdichter, Niederdruckturbinen und Turbinenzwischengehäuse made by MTU gehören zu den fortschrittlichsten ihrer Klasse; darüber hinaus umfasst das Produktspektrum von Deutschlands führendem Triebwerkshersteller das Gesamtsystem Regelung und Überwachung sowie die Technologiefelder Fertigung und Instandhaltung. Der gemeinsam mit Pratt & Whitney entwickelte zivile Hochdruckverdichter bildet das Herzstück der neuen GTF-Triebwerksfamilie, die in Regionalund Business-Jets sowie in Flugzeugen für Kurzund Mittelstrecken eingesetzt werden. Bürstendichtungen erlauben hier technische Lösungen, die mit den bisher üblichen Labyrinthdichtungen nicht möglich sind. Zukünftig spielen aktive Systeme eine besondere Rolle: Diese Baugruppen können auf verschiedene Betriebszustände reagieren. Integrale Bauweisen und neue Werkstoffe sind der Schlüssel zu signifikanten Gewichtseinsparungen. Dazu werden heute in fortschrittlichen Verdichtern Rotoren in Blisk-Bauweise (Blade Integrated Disks) eingesetzt, bei denen Scheibe und Schaufeln aus einem Stück bestehen. Eine solche Konfiguration verringert Baulänge und Gewicht. Die Blisk-Bauweise setzt sich immer mehr durch. Ein vergleichbares Potenzial zur Gewichtseinsparung besitzen neue Werkstoffe aus Titan und Nickelbasis-Legierungen für Scheiben und Blisks. Mit ERCoat hat die MTU für Hochwertbauteile wie Blisk-Verdichterstufen eine neue Multilayerschicht zum Schutz vor Erosion durch Sand und Schmutzpartikel entwickelt. Blisks sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denen Scheibe und Schaufeln integral hergestellt werden hier werden sie aus einem Stück gefertigt. 6

7 Ausgezeichnete Turbinen Seit Jahrzehnten ist die MTU bei Niederdruckturbinen weltweiter Technologieführer. Die Bandbreite reicht von konventionellen Niederdruckturbinen für Antriebe von Business-Jets über Nutzturbinen für schwere Transporthubschrauber bis hin zu großen konventionellen Niederdruckturbinen mit hohen Wirkungsgraden für Turbofantriebwerke von Mittel- und Langstreckenflugzeugen. Ihr Meisterstück hat die MTU mit der schnelllaufenden Niederdruckturbine abgeliefert, die eine Schlüsselkomponente des Getriebefans ist: Ihre Technologie ist einzigartig und die MTU weltweit der führende Hersteller dieser Turbokomponente. Zielsetzung für alle neuen Niederdruckturbinen- Konzepte ist eine ausgewogene Auslegung bezüglich Wirkungsgrad, Gewicht, Lärm, Kosten und Lebensdauer. Zur Senkung der Herstellkosten erforscht die MTU neue Bauweisen mit geringerer Komplexität. Ebenfalls im Fokus stehen neue, leichtere Werkstoffe für hohe Temperaturen. Werkstoffe spielen eine große Rolle, denn durch neue, leichte Materialien können bis zu zehn Prozent des Turbinengewichts eingespart werden. Ein Beispiel: Rotorschaufeln aus Titanaluminid sind etwa halb so schwer wie herkömmliche Schaufeln aus Nickelbasislegierungen. Fortschrittliche Computersimulationen ermöglichen die dreidimensionale Gestaltung des Schaufelkanals unter Einbeziehung der Seitenwände und der Ausrundungsradien. Für den Einsatz in großen Flughöhen, wie bei Langstreckenflugzeugen und Business-Jets, werden sowohl eine verbesserte Gestaltung der Schaufelprofile als auch Maßnahmen zur gezielten Grenzschichtbeeinflussung untersucht. Um den Anteil der Niederdruckturbine am Triebwerkslärm bei bestimmten Betriebszuständen, wie etwa dem Anflug, gering zu halten, werden eine Reihe von Maßnahmen zur Lärmminderung in einer eigens dafür aufgebauten Ver- Höchste Präzision: Ein Turbinengehäuse wird vermessen. suchsturbine untersucht, etwa die 3D-Profilierung von Turbinenschaufeln. Turbinenzwischengehäuse Im oberen Schubbereich punktet Deutschlands führender Triebwerkshersteller auch mit Turbinenzwischengehäusen (TCF = Turbine Center Frame). Die MTU entwickelt und fertigt diese äußerst anspruchsvolle Komponente für die Langstrecken-Triebwerke GP7000 (Airbus A380), GEnx (Boeing 787 Dreamliner und Boeing 747-8) und GE9X, den Exklusivantrieb der Boeing 777X. Das Turbinenzwischengehäuse bildet den Kanal für das von der Hochdruckturbine in die Niederdruckturbine strömende Heißgas und ist im Betrieb extremen Belastungen ausgesetzt hoher mechanischer Beanspruchung und hohen Temperaturen. Werkstoff und Konstruktion müssen höchsten Ansprüchen genügen, was wiederum eine Fertigung auf höchstem Niveau erfordert. Die hat die MTU in München aufgebaut. Ausgezeichnet: die schnelllaufende Niederdruckturbine des Getriebefans PW1000G. Die schnelllaufende Niederdruckturbine der MTU ist eine Schlüsselkomponente des Getriebefans. Bei Niederdruckturbinen gibt die MTU seit Jahren den Ton an: Das schnelllaufende Modell (l.) ist ihr Meisterstück. Rechts: die Niederdruckturbine des V

8 Gesamtsystem Zum MTU-Produktspektrum gehören auch das Gesamtsystem Regelung und Überwachung sowie die Integration von Subsystemen und Geräten einschließlich der zugehörigen Software. Die Kompetenzen reichen von der Geräte-, Softwareund Systementwicklung bis hin zur Systemvalidierung, Serienbetreuung und Instandhaltung. Experten erwarten in Flugzeugen der nächsten Generation einen fünfmal höheren Bedarf an elektrischer Leistung, weil etwa die Klimaanlage nicht mehr mittels Triebwerksluft sondern elektrisch betrieben werden soll. Auch im Triebwerk ist es vorteilhaft, mechanische und hydraulische Komponenten durch elektrische zu ersetzen, da sie effizient, flexibel positionierbar und intelligenter sind. Das More Electric Engine der Zukunft mit seiner Vielzahl an Sensoren, Motoren und Steuerelementen stellt das Powermanagement, die Regelungstechnik sowie die Überwachung der Triebwerke vor neue Herausforderungen. Regler Die Triebwerksregelung und -überwachung spielt in der Luftfahrt eine immer größere Rolle. Die MTU ist seit über 30 Jahren auf diesem Gebiet aktiv und hat sich im militärischen Bereich eine einzigartige Expertise erarbeitet. Beteiligt ist sie heute am Regelungs- und Überwachungssystem des TP400-D6 des A400M und zeichnet für die digitale Triebwerksregelung (Digital Engine Control and Monitoring Unit) des Eurofighter-Antriebs EJ200 verantwortlich. Zum Erhalt dieser Kompe- tenz haben MTU und Sagem (Safran) das 50:50- Joint-Venture AES (Aerospace Embedded Solutions) mit Sitz in München gegründet. AES bietet das komplette Leistungsspektrum von Auslegung, Erprobung und Zulassung sicherheitskritischer Software und Elektronik an. Bei der MTU verbleibt die Fähigkeit zur Spezifikation des Regelungs- und Überwachungssystems sowie die Fertigung und Instandsetzung der Elektronikgeräte. Monitoring und Diagnose Für den Eurofighter-Antrieb EJ200 hat die MTU eine neue Regler-Generation entwickelt, die das Triebwerk auch überwacht. Aufgabe Nummer eins des Monitoring- und Diagnosesystems ist der sofortige Alarm bei Defekten, Aufgabe Nummer zwei: Defekte durch möglichst frühzeitiges Erkennen von Abweichungen vermeiden. Diese technologischen Fähigkeiten werden Stück für Stück auf andere Triebwerke übertragen. Für die MTU Maintenance wurde das Engine Trend Monitoring System entwickelt, bei dem die wichtigsten Betriebsdaten wie Druck, Temperatur oder Vibrationen durch den Flugzeugcomputer aufgezeichnet, per Funk oder in ein Netzwerk am Boden eingespeist und permanent mit den idealen Triebwerksdaten verglichen werden. Wird eine Abweichung festgestellt, können Reparaturen rechtzeitig eingeleitet werden. Größere Folgeschäden und kostspielige Reparaturen bleiben aus. Neu: Der EJ200-Regler steuert und überwacht den Eurofighter- Antrieb. Modernste Technologie zeichnet auch die MTU-Prüfstände aus hier die Testzelle der MTU Maintenance Hannover. 8

9 Fertigung und Instandhaltung Triebwerke sind Hightech-Produkte, die innovative Herstellverfahren erfordern. Gleichzeitig muss die MTU-Fertigung mit ihrer gesamten Prozesskette im internationalen Kostenwettbewerb bestehen. Deshalb beschäftigt sich die MTU im Bereich der Fertigungstechnologien mit der gesamten Bandbreite von der Verfahrensentwicklung über neue Prüf- und Messmethoden bis hin zur Automatisierung und Fertigungsplanung. Zu den wichtigsten Hightech-Verfahren gehören das Laserformbohren zur Realisierung von Kühlluftbohrungen in Hochdruckturbinen sowie Adaptives Fräsen, Reibschweißen und Präzises Elektrochemisches Abtragen (Precise Electrochemical Machining = PECM) zur Fertigung von Blisks. Blisks (Blade Integrated Disks) sind Hochtechnologie-Bauteile, bei denen Scheibe und Rotorschaufeln integral gefertigt werden. Zum Einsatz kommen Blisks in Niederdruck- und Hochdruckverdichtern militärischer und ziviler Anwendungen. Die MTU ist weltweit einer der führenden Hersteller von Blisks und baut diesen Bereich aus: Auf dem Münchner Werksgelände ist eine neue Halle entstanden das Blisk-Kompetenzzentrum. Zunehmend an Bedeutung gewinnen additive Verfahren etwa das selektive Laserschmelzverfahren. Damit können komplexe Bauteile weitgehend ohne den Einsatz klassischer Werkzeuge hergestellt werden. Weitere Vorteile: deutlich größere Designfreiheit, kürzere Produktionszeiten, schnellere Innovationszyklen, leichtere, funktionalere Bauteile und geringere Entwicklungskosten. Die MTU fertigt additiv bereits Serienteile für den A320neo-GTF. In der Instandhaltung ziviler Flugtriebwerke und Industriegasturbinen ist die MTU weltweit einer der größten Anbieter. Die Aktivitäten sind unter dem Dach der MTU Maintenance gebündelt. Betreut werden in erster Linie Triebwerke, an denen die MTU als Risk-and-Revenue-Partner beteiligt ist. Die Hightech-Reparaturen der MTU sind weltweit einmalig, zum Großteil patentiert und unter dem Markennamen MTU Plus Repairs bekannt. Das Portfolio umfasst über verschiedene Verfahren. Bei der Entwicklung neuer Reparaturverfahren kann die MTU auf eine einzigartige Kompetenz aus der Entwicklung und Fertigung zahlreicher Triebwerksprogramme zurückgreifen. Schaufelreparatur mittels Patching. Additive Verfahren sind immer mehr im Kommen auch bei der MTU. Die MTU ist weltweit einer der führenden Hersteller von Blisks (Blade Integrated Disks). 9

10 Technologieprogramme Seit Jahrzehnten arbeitet die MTU zusammen mit Partnern an neuen Technologien, um künftige Antriebe noch umweltverträglicher zu machen. Der deutsche Triebwerksspezialist ist in den wesentlichen Technologieprogrammen auf nationaler und europäischer Ebene aktiv und hat mit Claire (Clean Air Engine) eine eigene, langfristige Technologieagenda formuliert. Claire 15, 25, 40 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid das sind die Claire-Etappenziele. In drei Schritten will die MTU die SRIA-Ziele für das Jahr 2050 zur Reduktion der CO 2 - und Lärmemissionen erreichen. Im ersten Schritt reduziert der Getriebefan den Kraftstoffverbrauch und die Kohlenstoffdioxid-Emissionen um jeweils 15 Prozent; gleichzeitig sinkt die Lärmemission um nahezu die Hälfte. Für die nächste Claire-Etappe zeigen Konzeptstudien, dass auf Basis einer Getriebefan- Triebwerkskonfiguration weitere Verbesserungen möglich sind: So könnte bis zum Jahr 2030 das Bypass-Verhältnis größer werden von 12:1 (GTF) auf bis zu 20:1. Zudem ließe sich der thermische Wirkungsgrad des Kerntriebwerks durch höhere Druck- und Temperaturverhältnisse optimieren. Das Gesamtdruckverhältnis will man von knapp 50:1 auf 70:1 steigern. Beim dritten und letzten Claire-Schritt geht es um gravierende Veränderungen, die jenseits der bekannten Gasturbinen liegen können. Die MTU erarbeitet gemeinsam mit Forschungspartnern Studien für diese Phase. Es geht etwa um hocheffiziente Wärmekraftmaschinen mit extrem hohen Drücken oder die Einführung rekuperativer Elemente, die Energie aus dem Abgas zurückgewinnen. Auch abgeschirmte Propellerantriebe oder am ganzen Flugzeug verteilte Fans sind denkbar. Clean Sky ist das größte europäische Luftfahrt- Forschungsprogramm mit über 600 Partnern. Es umfasst sechs sogenannte Integrated Technology Demonstrators (ITDs) und einen Technology Evaluator. Im Rahmen des ITD SAGE (Sustainable And Green Engines) wurden fünf Triebwerks-Demonstratoren in unterschiedlichen Leistungsklassen und für verschiedene Marktsegmente aufgebaut und getestet. Einen Demonstrator hat die MTU verantwortet SAGE 4 und zusammen mit Partnern die Getriebefan-Technologie weiter- Luftfahrtforschungsprogramm Beim Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo) der Deutschen Bundesregierung ist die MTU ein industrieller Hauptpartner. Sie arbeitet mit Universitäten und Instituten zusammen und konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Technologien für Hochdruckverdichter und Niederdruckturbinen, um deren Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. LuFo-Fördergelder haben bei der Entwicklung der erfolgreichen GTF-Technologien eine wesentliche Rolle gespielt und auch bei der Optimierung von Blisk-Fertigungsverfahren. Clean Sky Neueste Technologien für Niederdruckturbinen werden auf dem Höhenprüfstand des Instituts für Luftfahrtantriebe der Universität Stuttgart getestet. 10 In München betreibt die MTU einen eigenen Verdichterprüfstand. Er erlaubt die Validierung modernster Technologien für Kompressoren. Die MTU entwickelt im Rahmen von Clean Sky einen additiv gefertigten Dichtungsträger.

11 entwickelt, insbesondere im Niederdruckbereich. Das Programm wurde 2008 gestartet und hat eine Laufzeit bis Seine Fortschreibung findet es in Clean Sky 2. Daran wird sich die MTU unter anderem mit einem Triebwerksdemonstrator beteiligen. Deutliche Reduktion der 75 Dezibel-Lärmkontur durch den neuen Getriebefan (Flughafen München) ENOVAL ENOVAL (ENgine module VALidators) wurde 2013 gestartet, ist auf vier Jahre ausgelegt und steht unter der Leitung der MTU. 35 europäische Partner aus Industrie, Forschung und Lehre entwickeln neue Technologien für Niederdruckkomponenten für mittlere, große und sehr große Turbofans, um eine CO 2 -Reduzierung um bis zu fünf Prozent und eine Lärmminderung um bis zu 1,3 db zu realisieren. Erreicht werden sollen diese Einsparungen durch höhere Nebenstromverhältnisse zwischen 12:1 und 20:1 sowie ein höheres Gesamtdruckverhältnis zwischen 50:1 und 70 :1. Die MTU konzentriert sich auf die Integration und Optimierung des Expansionssystems bestehend aus den Komponenten Turbinenzwischengehäuse, Niederdruckturbine und Turbinenaustrittsgehäuse. Heutiges Flugzeug Miles LEMCOTEC Im Rahmen von LEMCOTEC haben 35 europäische Partner an einer weiteren Steigerung des Gesamtdruckverhältnisses gearbeitet, um den thermischen Wirkungsgrad zukünftiger Triebwerke weiter zu verbessern. Die MTU beschäftigte sich mit Auslegung, Aufbau und Test eines neuen Hochdruckverdichters, der sich durch ein bisher unerreichtes Druckverhältnis, leichtere Hochtemperaturwerkstoffe, sowie ein fortschrittliches Sekundärluftsystem auszeichnet. E-BREAK Das EU-Technologieprogramm E-BREAK wird dazu beitragen, den Brennstoffverbrauch und die CO 2 -Emissionen künftiger Antriebe weiter zu reduzieren und die Lebensdauer zu verlängern. 42 Partner entwickeln Komponenten und Triebwerkssysteme, wie Dichtungs-, Werkstoff- und Zustandsüberwachungstechnologien, weiter. Das Programm läuft vier Jahre lang unter dem 7. EU- Rahmenprogramm; gestartet wurde im Jahr Die MTU engagiert sich bei den Themenkomplexen Anstreifsysteme, Simulationsmethoden, Entwicklung des Leichtbauwerkstoffes Titanaluminid sowie Triebwerksüberwachung. Nächste Generation mit Getriebefan Miles SEL-Kontur (db) (SEL = Sound Exposure Level) Start-/Landebahn Flugbahn 11

12 Technologienetzwerk Die MTU pflegt eine enge Zusammenarbeit mit Instituten und Hochschulen. Davon profitieren beide Seiten: Die grundlagenorientierte Arbeit der Forschungseinrichtungen bekommt Praxisbezug und die MTU kann bei langfristigen Aufgabenstellungen auf die Expertise der Wissenschaftler zurückgreifen. Die Netzwerkstrategie stützt sich auf die Trendforschung und Entwicklung visionärer Triebwerkskonzepte im Bauhaus Luftfahrt, die Konzentration der Grundlagenforschung bei wenigen Spitzeneinrichtungen sowie den branchenübergreifenden Erfahrungsaustausch mit Experten. Kompetenzzentren Strategische Allianzen mit Forschungspartnern sollen die Innovationsfähigkeit der MTU langfristig sichern und die Verzahnung zwischen Hochschule und Industrie weiter fördern. Durch frühzeitige Praxisnähe will die MTU kontinuierlich Nachwuchs qualifizieren. Mit führenden deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen hat sie sechs Kompetenzzentren für spezielle Aufgaben gegründet. Bei der Auswahl der Partner wurde auf herausragende fachliche Qualifikation und langjährige Erfahrung geachtet. Bauhaus Luftfahrt Als international ausgerichtete Ideenschmiede entwickelt das Bauhaus Luftfahrt innovative Lösungsansätze für Lufttransportsysteme der Zukunft. Die Experten erarbeiten visionäre Flugzeugkonzepte und untersuchen ökologische Perspektiven der Luftfahrt, etwa alternative Kraftstoffe, sowie revolutionäre Zukunftstechnologien und die gesellschaftspolitischen Treiber der Luftfahrt. Erfolgsfaktoren sind das Zusammenspiel der im Hause angesiedelten Disziplinen sowie das Arbeiten in einem globalen Netzwerk aus Industrie und Forschung. Gegründet wurde das Systemhaus 2005 von den Unternehmen EADS, Liebherr-Aerospace, MTU Aero Engines und dem Freistaat Bayern; hinzugekommen ist die IABG. Expertenkreise Zwei- bis dreimal pro Jahr treffen sich Spezialisten eines Fachgebietes zum Erfahrungsaustausch. In diesen Expertenkreisen werden konkrete fachliche Problemstellungen diskutiert und Lösungsansätze erarbeitet. Der Vorteil: Fachleute aus Wissenschaft und Industrie vernetzen sich branchenübergreifend und interdisziplinär. Visionäre bei der Arbeit: Das Bauhaus Luftfahrt beschäftigt sich mit Flugzeugarchitekturen der Zukunft. 12

13 MTU-Kooperationen im Hochschulbereich Kompetenzzentren RWTH Aachen Verdichter & Fertigung Uni & LZ Hannover Turbine & Maintenance Repair and Overhaul DLR Köln Antriebssysteme TU München Bauweisen UniBW München Militärische Antriebe Uni Stuttgart Turbinen-Testing & Thermodynamik Hochschulkooperationen BAM Berlin DLR Berlin TU Berlin TU Braunschweig BTU Cottbus TU Darmstadt TU Dresden Uni Erlangen FHG Fürth Uni Göttingen Uni Hannover Uni Heidelberg FZ Jülich KIT Karlsruhe Uni Kassel DLR Stuttgart MPA Stuttgart Von der engen Zusammenarbeit der MTU mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen profitieren alle Seiten auch der wissenschaftliche Nachwuchs. 13

14 Antriebe der Zukunft Der Clou des Getriebefans: Das Reduktionsgetriebe entkoppelt die Komponenten Fan und Niederdruckturbine. Seit den 1960er-Jahren ist der Kraftstoffverbrauch von Triebwerken um mehr als 45 Prozent verringert worden. Zu dieser erfolgreichen Entwicklung hat die MTU maßgeblich beigetragen und will das auch weiterhin tun. Mit dem Getriebefan realisieren die MTU und Pratt & Whitney den zivilen Antrieb der Zukunft: Er basiert auf einer neuen Architektur und ist ein Quantensprung in der Triebwerkstechnologie. Der Clou ist ein Untersetzungsgetriebe zwischen Fan und Niederdruckturbine. Bei herkömmlichen Antrieben sind beide Komponenten durch eine Welle miteinander verbunden die Turbine treibt den Fan an. Durch das Getriebe kann der Fan mit seinem großen Durchmesser langsamer drehen und die Turbine erheblich schneller. Dadurch lassen sich geringere Fan-Druckverhältnisse und damit höhere Nebenstromverhältnisse verwirklichen sowie beide Komponenten in ihrem jeweiligen Optimum betreiben. Das verhilft dem Getriebefan zu einem sehr hohen Gesamtwirkungsgrad. Das verringert Treibstoffverbrauch und CO 2 -Ausstoß um je 15 Prozent und halbiert den Lärm nahezu. Die Zukunftstrends: Neue zivile Triebwerke werden noch größere Bypass-Verhältnisse haben. Das erfordert konsequenten Leichtbau und einen Flugzeugentwurf, der die größeren Abmessungen berücksichtigt. Im Inneren des Triebwerks werden die Drücke und Temperaturen steigen, um den Wirkungsgrad weiter zu optimieren. Das erfordert unter anderem neue Schichten und Werkstoffe. Weitere Verbesserungen beim Vortriebswirkungsgrad setzen Fans mit noch geringeren Druckverhältnissen voraus. Zur Leistungserzeu- Vier TP400-D6-Kraftpakete sorgen für Schub im Militärtransporter A400M. gung wird eine hocheffiziente Wärmekraftmaschine, z.b. mit Variable Cycle, rekuperativen Elementen, Kombiprozessen oder hybriden Elementen benötigt. Die MTU verfolgt alle technischen Möglichkeiten zur Verbesserung von Flugantrieben und prüft sie auf technische Realisierbarkeit, darunter auch elektrische Antriebssysteme. Aktiv unterstützt sie die Entwicklung alternativer Kraftstoffe. Auf absehbare Zeit wird es zur Fluggasturbine als Antrieb großer Verkehrsflugzeuge keine Alternative geben. CLAIRE (Clean Aero Engine} Kerntriebwerk Vortriebserzeuger Indienststellung 0% -20% -40% -60% CLAIRE 1 Getriebefan 2015 Getriebefan BPR ~ 12 Gasturbine OPR ~ 50-15% -40% CLAIRE 2 Ultra Hochbypass Triebwerk 2030 Getriebefan BPR Gasturbine OPR bis zu 70-25% -50% CLAIRE 3 Integrierter Hocheffizienter Antrieb 2050 Integrierter Antrieb niedriger spezifischer Schub Hocheffiziente Wärmekraftmaschine -40% -65% CO 2 -Emission Lärmemission 14

15 Zukunftsstudie von Airbus. Militärische Triebwerke Im militärischen Bereich werden unterschiedliche Anwendungen in Zukunft eine Rolle spielen. Sie reichen von klassischen Turbofans mit niedrigem Nebenstromverhältnis für Kampfflugzeuge bis zu fortschrittlichen Wellenleistungstriebwerken für Helikopter und Turboprop-Flugzeuge, wie den Militärtransporter A400M. Antriebe für unbemannte Flugsysteme bestimmen innerhalb der EU derzeit die militärische Technologie-Entwicklung. Die MTU bringt ihre umfassende Expertise ein und arbeitet als zuverlässiger Partner maßgeblich an nationalen und internationalen Studien mit, etwa dem European Technology Acquisition Programme (ETAP). Zukunftstrend: Das System eines Kampfflugzeugs ist auf maximale Leistung in Extremsituationen ausgelegt. Das Konzept der Variable Cycle Engine versucht mit Hilfe aktiver Systeme das Triebwerk individuell auf verschiedene Betriebszustände einzustellen. Zu den notwendigen Entwicklungen zählen variable Komponenten (Nebenstromkanal, Fan oder Düse) oder verstellbare Bauteile (Leitschaufeln). Die Herausforderung besteht darin, diese Systeme mechanisch und elektronisch zuverlässig zu integrieren. Tradition verpflichtet Der Name MTU steht für Triebwerkstechnologie auf höchstem Niveau. Dank ihrer einzigartigen Expertise und Innovationsstärke hat sich die MTU die Technologieführerschaft in wesentlichen Bereichen erarbeitet und sich als verlässlicher Partner in der Branche etabliert. Damit das so bleibt, investiert sie in vielfältige technologische Aktivitäten, neue Produkte und Leistungen und stellt damit die Weichen für die Zukunft: Den Fortschritt der Luftfahrt voranzutreiben ist für das deutsche Unternehmen eine Tradition, die verpflichtet. 15

16 MTU Aero Engines AG Dachauer Straße München Deutschland Tel Fax GER 04/16/MUC/01000/DE/EB/D