Sauber ganz ohne Wasser

Effizientes und schonendes Reinigen von Triebwerken zu jeder Jahreszeit

Vor dem Hintergrund des stetig zunehmenden Luftverkehrs und damit einhergehenden Lärm- und Schadstoffbelastungen besonders im Flughafenumfeld liegt das Interesse aller Beteiligten auf der Minimierung des Verbrauchs von Kerosin und der Reduzierung von Emissionen. Die Verschmutzung der Triebwerke, hervorgerufen durch Insekten, Staub und Aerosole aus den bodennahen Luftschichten, führt zu einer Verringerung der Verdichterleistung und somit zu einer Erhöhung des schubspezifischen Kraftstoffverbrauchs. Der steigende Kerosinbedarf resultiert aus einer erhöhten Brenntemperatur, wodurch die thermische Belastung der umströmten Bauteile steigt und die Lebensdauer des gesamten Triebwerks verkürzt wird. Moderne Triebwerkwäschen mindern nicht nur den Kerosinverbrauch und verlängern damit die Lebensdauer der Triebwerke, sie verringern vor allem auch den Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) und Stickoxid (NOx).

Derzeit wird für die Reinigung von Flugzeugtriebwerken das von Lufthansa Technik entwickelte wasserbasierte Reinigungsverfahren Cyclean® angewendet, mit dem bereits mehr als 5.000 Wäschen durchgeführt und eine deutliche Reduzierung des Kerosinverbrauchs erreicht wurden. Cyclean® ist jedoch für Umgebungstemperaturen von unter fünf Grad Celsius nicht durchführbar, da mögliche Wasserrückstände in Messleitungen und Triebwerkteilen im Flugbetrieb vereisen könnten und folglich die Flugsicherheit gefährdet wäre. Um das bestehende Reinigungsverfahren zu ergänzen entwickelt die Lufthansa Technik AG ein rückstandsloses Verfahren auf der Basis von CO2-Trockeneis-Pellets. Wie bei Cyclean® erfolgt die Reinigung über die Zuführung des Reinigungsmediums durch den Triebwerkeinlauf.

Die Reinigung mit CO2-Trockeneis-Pellets ist eine ebenso effiziente wie umweltfreundliche und äußerst materialschonende Alternative zu herkömmlichen industriellen Methoden: Beim Auftreffen der drei mal sechs Millimeter großen Pellets auf die Schaufeln der Verdichterstufen im Triebwerk wird durch die beim Aufprall freigesetzte kinetische Energie bereits ein Teil der Verschmutzung gelöst. Die Trockeneispellets gehen dabei sofort in den gasförmigen Zustand über (Sublimation), so dass keine Reinigerrückstände im Triebwerk verbleiben. Während der Kontaktzeit zieht sich die Verschmutzung durch die starke Unterkühlung der Trockeneistemperatur von -78,5 Grad Celsius zusammen, versprödet und wird gründlich, aber schonend abgetragen. Das Trockeneisstrahlen selbst hinterlässt kein Abfallprodukt.

Bei dem mit der Hochschule Darmstadt und der Pneumo GmbH betriebenen Forschungsprojekt „Triebwerkreinigung mit CO2-Trockeneis" werden die Pellets mittels einer Druckluftanlage über einen am Lufteinlass des Triebwerks angebrachten rotierenden Waschkorb über Düsen ins Triebwerk eingebracht. Dabei ist eine Reinigungswirkung bis in die letzten Verdichterstufen zu erkennen. Pro Strahlgerät und Düse werden mehrere Kilogramm Pellets benötigt, woraus sich pro Triebwerkreinigung eine Strahlzeit von mehreren Minuten ergibt. Für die Überführung in ein fertiges Produkt müssen sowohl Masse als auch Strahlzeit noch feinjustiert werden. Das von Anfang 2009 bis Mitte 2013 durchgeführte Forschungsprojekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Engergie gefördert. Ein Folgeprojekt, in dem auch die Anwendung weiterer Strahlmittel erforscht werden soll, ist für Anfang 2014 beantragt. Für das Verfahren ist bereits ein europäisches als auch ein amerikanisches Patent erteilt worden.

Die Triebwerkreinigung mit CO2-Trockeneis ist zunächst als ergänzende Methode zur wasserbasierten Triebwerkwäsche geplant und soll vornehmlich für die Wintermonate und die kalten Regionen zur Anwendung kommen. Da das neue Verfahren auch deutlich zeitsparender ist, lassen sich Triebwerkreinigungen zukünftig häufiger durchführen als bisher. Das Ziel dieser Entwicklung ist neben einer witterungsunabhängigen Reinigung auch eine weitere Verringerung der Bodenzeiten der Kundenflugzeuge um 50 Prozent im Vergleich zum aktuell genutzten Cyclean®. Bezogen auf die von den Triebwerkherstellern verwendeten Verfahren ergibt sich sogar eine Reduktion der Bodenzeit um bis zu 90 Prozent. Dadurch wird es möglich, die Triebwerkwäschen auch bei Mittelstreckenflugzeugen zwischen zwei Flügen durchzuführen, was zu einer deutlichen Erhöhung der Zahl potentiell zu reinigender Flugzeugtriebwerke führt und die Emissionseinsparung noch weiter verbessert.