Neues ATP-Triebwerk von General Electric Aviation: Revolution für zivile, militärische und Drohnenflugzeuge

(Di Andrea Troncone)
15/06/17

Der Markt für Turboprop-Triebwerke für Flugzeuge wird von einem „Neuzugang“ profitieren, der aufgrund seines Inhalts, der Seriosität des Herstellers und der perfekten Übereinstimmung mit den modernsten Designanforderungen eine Belastung für die Aufrechterhaltung des Besitzes darstellen wird den Markt von denen, die ihn über 50 Jahre lang geteilt haben.

Ehrlich gesagt hat Alfa Romeo Avio bereits mit der AR318-Turbine versucht, ein Produkt mit interessanten Inhalten auf diesem Markt einzuführen, und deren Scheitern in der Produktion bedeutete für die italienische Industrie eine wichtige verpasste Chance.

Zum Zeitpunkt dieses Projekts war Alfa Romeo Avio noch ein ziemlich autonomes und sicherlich kleines Unternehmen, völlig unabhängig von AR Auto und hauptsächlich im Besitz von IRI und Alitalia (also im Besitz des Staates und mit eher nationaler als globaler Marktausrichtung). Die Präsenz von Fiat AVIO und General Electric war zu gering, um mit ihrer Erfahrung und Glaubwürdigkeit den verdienten Platz dieses interessanten Nationalprodukts zu finden, das sich als Konkurrent von Giganten wie Pratt & Whitney Canada und Allison anbot. Diese waren (und sind) mit ihren jeweiligen PT6- und Modell-250-Turbinen die unangefochtenen Meister eines bestimmten Marktes: der allgemeinen Luftfahrt und der „leichten“ kommerziellen und militärischen Luftfahrt, die aus Zehntausenden von Flugzeugen besteht.

Seit der Entwicklung dieser Motoren ist ein halbes Jahrhundert vergangen, und die Technologie hat große Fortschritte gemacht und neue Design- und Industrialisierungstools geboten, sodass General Electric und AVIO (ehemals FIAT Avio) nun das Beste aus dieser vertanen guten Chance machen können.

Während es auf der einen Seite sicherlich bedauerlich ist, dass es neben diesen Namen (und sogar darüber!) nicht mehr den historischen und glorreichen Alfa Romeo gibt, ist die Bezeichnung General Electric oder AVIO gleichbedeutend mit großen Erfolgsaussichten. Es genügt zu sagen, dass es sich um Namen handelt, die mindestens auf dem gleichen Niveau wie die beiden anderen bereits erwähnten amerikanischen Protagonisten sind, um zu verstehen, dass es keine Probleme der Glaubwürdigkeit und der Unternehmenssolidität, der Präsenz und der Partnerschaften geben wird, die gelöst werden müssen, um wichtig zu werden Kunden.

Ganz zu schweigen von dem Vorteil, inzwischen enorme Erfahrungen mit anderen Turbinentriebwerken (die gleichermaßen kommerziell erfolgreich sind) gesammelt zu haben, die es ermöglichen, wichtige Designelemente und Konstruktionsdetails in einem modularen/synergischen Designsystem auszutauschen.
Tatsächlich erben die neuen ATP-Triebwerke von GE Aviation die allgemeine Architektur und Konfiguration des Kompressors vom GE T700/CT7 (100 Millionen Flugstunden, davon mehr als 5 in heißen/extremen Umgebungen), während die fortschrittliche aerodynamische Studie davon abgeleitet ist Die modernsten Versionen der CF6-Triebwerke (Bestseller in der kommerziellen Luftfahrt) und schließlich die Turbinenkühlungstechnologie basieren auf der Erfahrung der GE Passport-Triebwerke.

Derzeit gibt es auch bereits einen wichtigen Erstkunden: Textron, der sich für genau diesen Turboprop-Triebwerkstyp für sein neues Cessna-Flugzeug „Denali“ entschieden hat.

Dieser erste Benutzer präsentiert sich als erbitterter „Konkurrent“ der Socata TMB 700 und der Pilatus PC-12, Flugzeuge, die in der „allgemeinen Luftfahrt“ sehr verbreitet sind, insbesondere im außereuropäischen Luftverkehr, wo es keine Einschränkung gibt, sie nicht transportieren zu können Durchführung gewerblicher öffentlicher Verkehrstätigkeiten nach den Regeln des Instrumentenfluges.

Dies mag bereits wie eine erste Einschränkung erscheinen, ist es aber in Wirklichkeit nicht. Außerhalb Europas, wo große Gebiete abgedeckt werden müssen und eine andere Verbreitung und Kultur des Luftfahrzeugs herrscht, verkaufen sich diese Maschinen sehr gut und sind weit verbreitet.

Bei der Analyse der für uns interessanten Dinge sollte jedoch beachtet werden, dass es auch einen anderen Markttyp gibt, der viel näher bei uns liegt: den Militärmarkt, der in der Leistungsklasse von 850 bis 1600 PS liegt und in dem die ATP-Triebwerke von GE Aviation durchweg geschätzt werden könnten besteht hauptsächlich aus Trainingsflugzeugen und UAVs (Remotely Piloted Aircraft, häufiger „Drohnen“ genannt).

Der Markt ist also da, und es ist nationalistisch schön zu wissen, dass es eine Partnerschaft zwischen General Electric und dem in Turin ansässigen Unternehmen AVIO AERO gibt, das letzteres als Bezugspunkt für die Produktion dieser für den Militärmarkt bestimmten Motoren sieht. In gewissem Sinne ist es so, als ob die oben erwähnte verpasste Chance der Vergangenheit eingelöst würde.

Im Hinblick auf die Chancen für Italien kann man sich daher leicht vorstellen, wozu eine adäquate Positionierung dieser neuen Triebwerke auf dem Militärmarkt führen könnte.

Es ist nicht bekannt, ob es bei AVIO AERO in Turin neben dem Team, das für die Entwicklung der für den militärischen Markt vorgesehenen Varianten verantwortlich ist, auch eine echte Massenproduktion geben wird, aber sicherlich wird diese Verantwortung für einen so besonderen und anspruchsvollen Markt übernommen B. im militärischen Bereich, wird ein solches Engagement mit sich bringen, das als wichtige Chance angesehen werden kann. Unabhängig von der Beteiligung von AVIO an Aktivitäten im Dienste der Luftstreitkräfte verfügt Genera Electric in Italien über weitere Strukturen, die sich mit der Herstellung von Komponenten mit der Technologie der „additiven Fertigung“ befassen (Florenz, Cameri, Talamona und erneut in Turin), was die Stärke ihrer Konstruktion ausmacht Motoren.
All dies bedeutet, dass der kommerzielle Erfolg dieser Motoren mit hochqualifizierten Beschäftigungsmöglichkeiten, die man sich nicht entgehen lassen sollte, Kooperationen mit Universitäten und im Grunde mit einem wichtigen Impuls für den industriell-technologischen Fortschritt in unserem Land verbunden ist.
Während einerseits CAD (Computer Aided Design) zusammen mit modularen/synergischen Designmethoden bereits seit einigen Jahrzehnten ausgereift und weit verbreitet ist, stellt die Konstruktion mit der Methode „Additive Manufacturing“ den „Stand der Technik“ von CAM dar ( Computer Aided Manufacturing) ist eine Produktion, die jedoch das Vorrecht einiger weniger Industriegiganten mit einem sehr hohen Technologieniveau ist.
Es ist äußerst ermutigend (insbesondere angesichts der oben erwähnten verpassten Gelegenheit in der Vergangenheit), zu wissen, dass es eine Partnerschaft gibt, die dazu führen wird, dass der Hauptsitz der ATP-Produktion von GE Aviation für den Militärmarkt in Turin verlegt wird. Wir haben den angelsächsischen Begriff („additive Fertigung“) und nicht den italienischen Begriff „3D-Druck“ verwendet, um nicht Gefahr zu laufen, einen Produktionsprozess zu trivialisieren, der zu einer echten industriellen Revolution werden soll, die wir alle bald erleben werden in naher Zukunft (es gibt bereits einen Automobilhersteller, der – zusätzlich zu dem Propeller, der in seinem Wappen steht – diese Produktionsmethode teilt).
Dieser Prozess „ermöglicht es Ihnen, vom CAD-Projekt (das in seiner effizientesten Form umgesetzt wird, unabhängig von der daraus resultierenden Komplexität) direkt zum fertigen MONOLITHISCHEN Teil zu gelangen und Details zu produzieren, die sonst mit den fortschrittlichsten traditionellen mechanischen Bearbeitungstechniken unerreichbar wären.“ . Eine Methode, die es Ihnen ermöglicht, keine Kompromisse zwischen Projektanforderungen und seiner physischen Umsetzung einzugehen. Schweiß-, Montage- und damit verbundene Kosten und Bearbeitungszeiten werden eliminiert, Produktionsabfälle, Beschaffungszeiten und Lagerbestände werden reduziert, während gleichzeitig äußerst komplexe Teile für maximale Betriebseffizienz erstellt werden. Auch die Zertifizierungszeiten, die im Luftfahrtbereich immer recht lang sind, werden verkürzt.

Um konkrete Daten zu liefern: Die ATP-Triebwerke von GE Aviation umfassen 855 Teile, die mit konventioneller Bearbeitung hergestellt werden, bis hin zu 12 Komponenten, die mit der Methode der „additiven Fertigung“ hergestellt werden

In die Praxis umgesetzt, hat dies es ermöglicht, in den Triebwerken, von denen wir sprechen, Hochdruckturbinenschaufeln mit monolithischer Struktur zu schaffen, die von innen durch einen Kaltluftstrom gekühlt werden, der nach außen „schwitzt“ und daran haften bleibt die Klingen. Zwar wird diese Technologie bereits seit mindestens 40 Jahren bei Strahltriebwerken eingesetzt, es ist jedoch das erste Mal, dass sie bei einem Turboprop umgesetzt wird. Diese Lösung hat es zusammen mit der Aerodynamik der Turbinenschaufeln selbst und der mit ihnen verbundenen Kompressoren ermöglicht, das Gesamtverdichtungsverhältnis von 16:1 völlig sicher zu erreichen.

Die daraus resultierenden Vorteile sind:

  • 5 % Gesamtgewichtsreduzierung
  • Reduzierung des spezifischen Verbrauchs1 von 1 % (was im Hinblick auf den Flugverbrauch keine Kleinigkeit ist)
  • 10 % Leistungssteigerung in der Höhe
  • 20 % weniger Treibstoffverbrauch pro Flug
  • TBO-Steigerung um 33 %2, die auf 4000 h ansteigt

Die konstruktiven Elemente dieser neuen Motoren sind:

  • zweistufige Hochdruckturbine

  • Turbine mit 4 Niederdruckstufen (3 mit Axialströmung und 1 mit Zentrifugalströmung). Komplett aus Titan und mit zwei Stufen variabler Statorschaufeln.

  • Invertierte Brennkammern und Einspritzdüsen, die für die Reduzierung von Schadstoffemissionen optimiert sind

  • Die doppelte Redundanz kritischer Systeme bietet den größten Vorteil für die Sicherheit bei der Fernsteuerung von UAVs

Weitere Details (innovativ, weil auf die Kurbelwelle ausgerichtet) ermöglichen eine erhebliche Reduzierung der vorderen Abmessungen des Triebwerks, wiederum zugunsten möglicher militärischer Anwendungen und in ferngesteuerten Flugzeugen:

  • Propellergeschwindigkeitsreduzierer (spezifisch für die Leistungsstufe des einzelnen Motors)

  • die Anordnung der „Zubehörbox“, vorne und immer in einer Linie mit der Kurbelwelle

  • integriertes Motor- und Propellermanagementsystem, das es dem Piloten ermöglicht, einen einzigen Steuerhebel zu verwenden

Von den beiden Hauptkategorien von Militärflugzeugen, die von diesen neuen Triebwerken profitieren könnten, werden ferngesteuerte Fahrzeuge tatsächlich in größerem Maße profitieren können. Vor allem, weil sie in Einsatzszenarien eingesetzt werden, in denen die beste Leistung den Unterschied macht und für die ein beträchtlicher Entwicklungsprozess dieser Fahrzeuge im Gange ist, ein Thema, das oft „übergangen“ wird, weil man nicht die Aufmerksamkeit eines bestimmten wecken muss Kassettenjournalismus, vielleicht nicht weit von Turin entfernt.

Wir sind uns der hohen Wirksamkeit des „Predator“ und seines Nachfolgers „Reaper“ bewusst.3, sowie die Tatsache, dass es möglich ist, Flugzeuge zu bauen, die die Vorteile der Turboprop-Eigenschaften (Start- und Landestrecken und Steilheit der jeweiligen Flugbahnen, weniger Infrarotverfolgung) sowie einen deutlich günstigeren Treibstoffverbrauch als Jets vereinen niedrige Höhen. Und wir wissen auch, dass Turboprop-Flugzeuge in großen Höhen schnell gebaut werden können, wie Piaggio mit der P 180 (und dem davon abgeleiteten ferngesteuerten Flugzeug P.1HH) demonstriert hat.

Wir wissen auch, dass die Geschichte der militärischen Ausbildung schon einmal gelehrt hat, dass die „Jet ab initio“-Philosophie zu gefährlichen Ausbildungslücken führen kann.

Selbst wenn sich unsere Luftwaffe wirklich für die Produktion der M-344 entscheiden würde, gäbe es viele andere mögliche Kunden anderswo unter den Betreibern von Grundschulflugzeugen, Turboprops, wie zum Beispiel:

  • Pilatus (PC7, PC9, PC21),

  • Beechcraft T-6 „Texan II“

  • Embraer (EMB 312 „Tucano“ und 314 „Super Tucano“),

  • KAI KT-1 „Ungbi“

und ihre Nachfolger.

Eine mögliche Installation auf einem unserer SF-260TP oder dessen mögliche Umwandlung vom SF260 würde eine abgeschwächte Version erfordern

Turin war die Wiege der italienischen Industrie-, Luftfahrt- und Militärgeschichte: Die Wahl eines Partners wie AVIO AERO durch General Electric für ein so wichtiges Unternehmen scheint auch aus historischer Sicht unter einem glücklichen Stern geboren zu sein.

  

1 SPEZIFISCHER VERBRAUCH: verbrauchte Kraftstoffmenge pro Kilowatt (oder PS) zugeführter Leistung in der Zeiteinheit g/CV/h

2 (Zeit zwischen Überholungen, d. h. Zeit zwischen einer Revision und einer anderen)

3 auch bekannt als Predator B