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Wie militärische Triebwerke geregelt und überwacht werden

Kampfjets und militärische Transporter könnten ohne moderne Triebwerksregel- und Überwachungssysteme nicht abheben. Erst sie sorgen dafür, dass die Flugzeuge tun, was ihre Piloten wollen.

10.2019 | Autor: Denis Dilba

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Denis Dilba studierte Mechatronik, besuchte die Deutsche Journalistenschule und gründete das digitale Wissenschaftsmagazin Substanz. Er schreibt über verschiedenste Themen aus Technik und Wissenschaft.

Kopf

Das Triebwerksregel- und Überwachungssystem sorgt dafür, dass der Pilot eines Kampfjets stets genau das bekommt, was er will: Schub. Und zwar exakt so dosiert, wie er es durch die Stellung seines Schubhebels vorgibt: Mal viel, wie beim Start oder in einem Luftkampf, dann wieder weniger, wie bei einer Überwachungsmission oder der Landung. „Man kann sich das Regel- und Überwachungssystem so vorstellen wie das Gehirn eines Triebwerks, in dem alle Informationen zusammenlaufen und ausgewertet werden. Mit diesem Wissen sorgt es dafür, dass die Maschine sicher und nach dem Wunsch des Piloten betrieben werden kann“, sagt Christian Rausch, Leiter Systemauslegung und Geräte bei der MTU Aero Engines in München. Dazu misst die im Englischen auch Engine Control and Monitoring System (ECMS) genannte Komponente kontinuierlich Temperaturen, Drehzahlen und Drücke und verstellt Durchflussmengen von Treibstoffpumpen und Geometrien von Leitschaufeln oder öffnet und schließt Düsenflächen an den Triebwerken.

„Man kann sich das Regel- und Überwachungssystem so vorstellen wie das Gehirn eines Triebwerks, in dem alle Informationen zusammenlaufen und ausgewertet werden.“

Christian Rausch, Leiter Systemauslegung und Geräte bei der MTU Aero Engines in München

Sichere Komponente, sicherer Betrieb

Eine weitere wichtige Aufgabe des Regel- und Überwachungssystems: Auf Grundlage der Daten aus dem Triebwerk berechnet es die Restlebensdauer des Triebwerks und seiner Komponenten. So kann die Instandhaltung oder der Austausch von Bauteilen von der Bodencrew besser geplant werden. Treten Beschädigungen des Triebwerks oder Fehler während der Flugphase auf, etwa widersprüchliche Sensordaten, kann das Überwachungssystem aus Sicherheitsgründen auch den Betriebsbereich der Maschine einschränken. Dann bekommt der Pilot etwa angezeigt, dass er nicht mehr die volle Leistung und Dynamik bekommt. Wegen seiner sicherheitskritischen Funktion ist das ECMS so konstruiert und programmiert, dass es selbst extrem zuverlässig ist. „Die Bauteile gehen zudem auch erst nach vorgeschriebenen sehr aufwändigen und strengen Tests an den Kunden heraus“, sagt Rausch.

Große Rechenleistung auf kleinstem Raum

Große Rechenleistung auf kleinstem Raum

Ob für Helikopter (links: Kampfhubschrauber Tiger), Frachtmaschinen (Mitte: Transporter Airbus A400M) oder Kampfjets (Eurofighter) – MTU hat bereits Regel- und Überwachungssysteme für Triebwerke der verschiedensten militärischen Luftfahrzeuge entwickelt. Die Computertechnik muss dabei so kompakt und gleichzeitig so ausfallsicher wie möglich konstruiert werden.

Vier Jahrzehnte Erfahrung

Die Kompetenz der MTU in der Auslegung und im Bau der komplexen Komponente ist groß: In den vergangenen vier Jahrzehnten entwickelten die Ingenieure an Triebwerksregel- und Überwachungssystemen für das Tornado-Triebwerk RB199, das Eurofighter-Triebwerk EJ200, das TP400-D6 für den Airbus A400M und den Tiger-Antrieb MTR390. Auch für die Next European Fighter Engine (NEFE), den Antrieb des neuen europäischen Kampfjets, welcher federführend von MTU und dem französischen Luftfahrtkonzern Safran entwickelt wird, arbeiten Rausch und seine Kollegen an einem neuen Konzept für die Regel- und Überwachungseinheit. Aufgrund zunehmend komplexerer Sensorik und Aktuatorik am Triebwerk wird es erforderlich sein, die zentrale Recheneinheit zukünftig durch verteilte, intelligente Systeme zu ersetzen. „An den Technologien dafür arbeiten wir bereits heute“, sagt Rausch.

Wie militärische Triebwerke geregelt und überwacht werden

Die fertigen Elektronikkomponenten werden zunächst eingehend im Labor vermessen. Erst wenn hier alles einwandfrei ist und die Technik in aufwändigen Tests und Simulation eine fehlerfreie Funktion gezeigt hat, wird sie an die Kunden ausgeliefert.

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