Rolls-Royce beginnt mit der Herstellung der weltweit größten Lüfterschaufeln aus Verbundwerkstoffen für den UltraFan-Demonstrator

Rolls-Royce (London, Großbritannien) hat mit der Herstellung der weltweit größten Lüfterschaufeln für sein UltraFan-Demonstratortriebwerk begonnen, das neue Maßstäbe in Effizienz und Nachhaltigkeit setzen wird. Dieser Meilenstein markiert den offiziellen Start der Teileproduktion für den Demonstrator.

CFK-Schaufeln

Der UltraFan-Motor wird Berichten zufolge neue Maßstäbe in Bezug auf Effizienz und Nachhaltigkeit setzen und im Vergleich zur ersten Generation von Trent-Motoren eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen um 25 % bieten. Ein Teil dieser Effizienzsteigerung kommt von den Verbundlüfterblättern und dem Lüftergehäuse von UltraFan, die das Gewicht eines zweimotorigen Flugzeugs um 700 Kilogramm reduzieren, was sieben Personen mit Gepäck entspricht.

Als Set haben die Composite-Blätter einen Durchmesser von 140 Zoll, was fast der Größe eines aktuellen Narrowbody-Flugzeugrumpfs entspricht. Sie werden im Technologiezentrum des Unternehmens in Bristol, Großbritannien, hergestellt.

Die Lüfterflügel bestehen aus 500 Lagen HexPly M91 kohlenstofffaserverstärktem, hochzähem und schlagfestem Epoxid-Prepreg von Hexcel (Stamford, Connecticut U.S.). Hexcel liefert das Schlitzband für das automatisierte Auflegen. Die Klingen werden mit Hitze und Druck autoklaviert, präzisionsbearbeitet und anschließend beschichtet, bevor eine dünne Titanummantelung auf die Vorderkante geklebt wird, die vor Erosion, Fremdkörpern und Vogelschlag schützt. Die Komposit-Titan (CTi)-Klingen werden mit Metrologie- und Ultraschalltests geprüft und vermessen.

Werk für Verbundwerkstoffe in Bristol

Das Verbundwerk in Bristol geht auf Composite Technology and Applications Ltd (CTAL) zurück, ein 2008 gegründetes Joint Venture zwischen Rolls-Royce und GKN Aerospace (Redditch, Großbritannien). CTAL hat die Expertise von Rolls-Royce in fortschrittlichen Triebwerkstechnologien mit den Fähigkeiten von GKN Aerospace zusammengeführt in der Verbundforschung und der automatisierten Fertigung. Die Finanzierung der britischen Regierung zur Unterstützung der Forschung und Entwicklung im Bereich Verbundtechnologie von Rolls-Royce begann ebenfalls im Jahr 2008 und wurde 2012 verwendet, um eine CTAL-Anlage auf der Isle of Wight zu errichten 30-40 Mitarbeiter, nach Bristol im Jahr 2017.

Rolls-Royce berichtete im Jahr 2015, dass die Vorserienfertigung für Verbundwerkstoffe in einem bestehenden Gebäude neben der neuen Anlage für elektrische Kabelbaumflöße aus Kohlefaser-Verbundstoff entwickelt werden würde, die damals am Standort Bristol gebaut wurde. Beide Einrichtungen profitieren von Fertigungstechniken, die in Zusammenarbeit mit dem National Composites Centre (NCC) in Bristol entwickelt wurden, sowie von der Forschung des Rolls-Royce University Technology Centers der University of Bristol.

Schlüsselelement der Nachhaltigkeitsstrategie

Rotorblätter aus Verbundwerkstoffen wurden bereits ausgiebig an einem Advanced Low Pressure System (ALPS)-Entwicklungstriebwerk getestet, einschließlich Flugtests auf dem Rolls-Royce Flying Test Bed. ALPS ist eine Partnerschaft zwischen Rolls-Royce, Clean Sky, Innovate UK, BEIS, ATI, ITP Aero und GKN. Das Portfolio an Technologien, die entwickelt werden, um UltraFan zu ermöglichen, wird von ATI, Innovate UK, LuFo und Clean Sky 2 unterstützt.

UltraFan ist ein Schlüsselelement der Nachhaltigkeitsstrategie von Rolls-Royce, die kontinuierliche Forschung zur Verbesserung der Gasturbinenleistung sowie bahnbrechende Elektrifizierung und die Zusammenarbeit mit Industriepartnern umfasst, um die Einführung nachhaltiger Flugkraftstoffe zu beschleunigen. Es ist auch Teil der Rolls-Royce IntelligentEngine vision, das seine Produkte, Dienstleistungen und digitale Technologie vereint.

UltraFan, das 2021 mit Bodentests beginnen und gegen Ende dieses Jahrzehnts verfügbar sein wird, ist ein skalierbares Design von 25.000 bis 100.000 Pfund Schub. Es bietet auch:

• Eine neue Motorkernarchitektur – für maximale Kraftstoffeffizienz und niedrige Emissionen
• Fortschrittliche Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe – hitzebeständige Komponenten, die bei hohen Turbinentemperaturen effektiver arbeiten
• Ein abgestimmtes Design zur Maximierung der Motoreffizienz mit hohem Schub und hohem Bypass-Verhältnis.

„Dies ist das Jahrzehnt von UltraFan und es ist aufregend, mit dem Produktionsstart des Demonstrator-Triebwerks in die 2020er Jahre einzutreten“, sagte Chris Cholerton, Rolls-Royce Präsident für zivile Luft- und Raumfahrt. „Wir haben alle Bausteine, das Design, die Technologien, einen brandneuen Teststand, und jetzt sehen wir, wie der Motor zusammenkommt.“