EU:s vision för 2050 för luftfart är att göra Europa till världsledande inom hållbara flygprodukter och -tjänster samtidigt som det tillgodoser medborgarnas och samhällets behov. För detta ändamål, det har satt upp ett extremt utmanande mål:att minska flygplanens energiförbrukning och CO ₂ utsläpp per passagerarkilometer med 75 % till år 2050.

Dock, detta mål skulle inte vara genomförbart om flygindustrin enbart skulle förlita sig på de stegvisa förbättringarna av den senaste tekniken. En del av minskningen måste uppnås genom radikal ny teknik, som det EU-finansierade ULTIMATE-projektet har inriktat sig på under sin 3-åriga varaktighet.

"För att nå målet om 75 procents minskning, det beräknas att de sista 18 procenten kommer att behöva komma från stegförändrande teknologi utvecklad inom ULTIMATE, säger Tomas Grönstedt, professor vid Chalmers tekniska högskola i Sverige och koordinator för projektet, i ett färskt pressmeddelande.
Genom sitt arbete, projektet har försökt ta itu med de tre huvudsakliga källorna till energiförlust i befintliga flygplansmotorer:förbränningsirreversibilitet, kärnavgasvärme och bypass avgas kinetisk energi. Tillsammans, dessa står för mer än 80 % av de totala energiförlusterna. De åtta motorkoncepten som presenterades på Farnborough International Airshow 2018 representerar ULTIMATEs energieffektiva lösningar.

Åtta innovativa flygdesigner visas

Två utvecklade design kretsar kring konceptet med förkylda kärnor och pulsad detonationsförbränning. Som beskrivs på projektets hemsida, "förkylning av kärnflödet före detonationsförbränning, förbättrar den volymetriska effektiviteten, möjliggör ökade förbränningstryckförhållanden, minskar risken för förtändning och minskar kraven på motorkylning." Projektpartnerna har föreslagit en design för flygningar inom Europa och en variant med turbofläktar för långdistansflygningar.

ULTIMATE har utvecklat tre avancerade motorkoncept. Den första, en öppen rotor med en nuterande skivtoppningscykel, bekämpar komponentineffektiviteten i kraftverk med öppen rotor genom införandet av toppningscykler. Teamets andra två koncept inkluderar en turbofläkt med en sluten krets bottencykel och en turbofläkt som kombinerar en öppen krets luft botten cykel med en nutating-skiva toppning cykel, mellankylning och sekundär förbränning. Designen föreslår lösningar med ökad kärnspecifik kraft, minskad kraftverksvikt och förbättrad termisk effektivitet.

Det ultratunna adaptiva inloppskonceptet som föreslås av projektet erbjuder en potentiell lösning för att förbättra driften av turbofläktmotorer med ultrahögt bypassförhållande utrustade med ultratunna och ultrakorta naceller.

Ytterligare ett bidrag är ett sekundärt vätskeåtervinningskoncept där två värmeväxlare har installerats inuti motorkärnan. Till sist, den kompositcykelmotor som utvecklats av partnerna kombinerar konventionell gasturbin med kolvmotorlösningar.

"Vi är nu på väg att mogna dessa teknologier till TRL 2 (Technology Readiness Level), säger Grönstedt.

Efter dessa prestationer, strategier kommer att utformas för att utveckla ULTIMATE (Ultra Low emission Technology Innovations for Mid-Cenury Aircraft Turbine Engines)-teknologier till produkter och marknadsföra dem. Dessa strategier kommer också att fungera som färdplaner för framtida europeisk framdrivnings- och flygforskning.