Strahltriebwerke gelten nicht gerade als leise. Ausgerechnet mehrere kleine Jets sollen nun eines der größten Probleme künftiger Flugtaxis lösen: den Lärm über Städten. Das südkoreanische Unternehmen Saean R&D setzt dafür auf gekapselte Antriebsmodule, Leitschaufeln und gezielt erzeugte Luftwirbel.
Nach Angaben des Unternehmens hat das koreanische Patentamt KIPO drei weitere Patente für das sogenannte AirJet-System erteilt. Sie betreffen den Aufbau des Antriebs, die Führung der ein- und ausströmenden Luft sowie die Erzeugung kontrollierter Wirbel. Messwerte oder einen fliegenden Prototyp präsentiert Saean bislang allerdings nicht.
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Jets verschwinden im Flugkörper
Die meisten Flugtaxi-Entwürfe erzeugen ihren Auftrieb mit mehreren elektrisch angetriebenen Rotoren. Bei Saean sollen dagegen zahlreiche kleinere Antriebsmodule in den flachen Flugkörper integriert werden. Konzeptbilder zeigen sie ringförmig rund um die Passagierkabine.
Das äußere Gehäuse soll die Triebwerke abschirmen und einen Teil des entstehenden Schalls zurückhalten. Saean verspricht sich von der integrierten Bauweise außerdem Vorteile bei höheren Fluggeschwindigkeiten. Das Unternehmen arbeitet bereits seit mehreren Jahren an bemannten Drohnen mit sogenannten Jet-Clustern und führt dafür mehrere ältere koreanische Patente auf.
Was genau hinter dem Begriff AirJet steckt, bleibt jedoch unscharf. Die aktuellen Unterlagen erläutern weder den inneren Aufbau der einzelnen Module noch deren Energieversorgung. Saean spricht gleichzeitig von Batterieenergie und Kraftstoff. Ein rein elektrisches Flugtaxi ist das Konzept damit offenbar nicht zwingend.
Leitschaufeln ordnen die Strömung
Eines der neuen Patente betrifft Leitschaufeln im Einlass- und Auslassbereich. Sie sollen die Luft gezielt durch den Antrieb führen und verhindern, dass sich die Strömung von den inneren Oberflächen ablöst.
Solche Ablösungen erzeugen Verwirbelungen und können den Wirkungsgrad eines Antriebs verschlechtern. Saean erwartet, dass die Leitschaufeln den Schub verbessern und den Bedarf an elektrischer Energie beziehungsweise Kraftstoff senken. Konkrete Werte zu Schub, Leistung oder Wirkungsgrad nennt das Unternehmen nicht.
Das dritte Patent beschreibt eine weitere Form der Strömungsbeeinflussung. Dabei entstehen gezielt kleine Wirbel an bestimmten Bereichen des Flugkörpers. Sie sollen die Strömung bei großen Anstellwinkeln und schnellen Manövern stabilisieren und damit das Risiko eines aerodynamischen Strömungsabrisses senken.
Zugleich sollen die Wirbel den austretenden Abgasstrom auffächern. Saean hält es für möglich, dadurch auch den Jetlärm zu reduzieren. Akustische Messungen, Frequenzspektren oder Vergleichswerte zu konventionellen Rotoren liegen bislang nicht vor.
Ein Gehäuse macht einen Jet nicht automatisch leise
Die gekapselte Bauweise kann bestimmte Geräuschanteile abschirmen. Sie beseitigt die Schallquellen jedoch nicht. Turbulente Luftströmungen, schnell drehende Bauteile und der austretende Luftstrahl erzeugen weiterhin Lärm.
Auch die Zahl der Antriebe ist entscheidend. Viele kleine Module erzeugen jeweils eigene Geräusche und können sich gegenseitig aerodynamisch beeinflussen. Ob der AirJet in der Summe tatsächlich leiser arbeitet als ein Flugtaxi mit großen, langsam drehenden Rotoren, lässt sich deshalb nur mit Messungen am vollständigen Fluggerät klären.
Studien zu ummantelten Propellern zeigen, dass ein Gehäuse die Leistung je nach Auslegung verbessern kann. Der Effekt gilt aber nicht für jeden Betriebszustand. Bei einem NASA-Vergleich arbeitete ein ummantelter Propeller im Schwebeflug geringfügig effizienter als ein vergleichbarer offener Propeller, schnitt bei geringer Vorwärtsgeschwindigkeit jedoch schlechter ab.
Kleine Antriebsflächen erschweren den Schwebeflug
Für einen wirtschaftlichen Senkrechtstart ist eine große wirksame Rotorfläche grundsätzlich vorteilhaft. Sie bewegt viel Luft mit einer relativ geringen Geschwindigkeitsänderung. Dadurch sinkt die für den Schwebeflug benötigte Leistung.
Kleine, hoch belastete Antriebsmodule müssen die Luft dagegen stärker beschleunigen. Ihre sogenannte Scheibenbelastung fällt höher aus. NASA-Konzeptstudien zu Flugtaxis zeigen, dass eine niedrige Scheibenbelastung den Leistungsbedarf im Schwebeflug reduzieren kann.
Saean muss deshalb mehrere gegensätzliche Anforderungen zusammenbringen: Der Antrieb soll kompakt, schnell und leise sein, beim Schweben aber trotzdem genügend Auftrieb mit vertretbarem Energiebedarf erzeugen. Hinzu kommen Masse und Widerstand durch Gehäuse, Leitschaufeln, Leitungen und Steuerung.
Patente ersetzen keinen Flugversuch
Saean bezeichnet die drei Schutzrechte als Basis für eine umfassende AirJet-Technologie. Das Unternehmen will Kooperationen mit Luftfahrtpartnern und Investoren aufbauen und das System später auch für schnellere Verbindungen zwischen Städten nutzen.
Bis dahin fehlen jedoch zentrale Angaben:
- Schub und Leistung der einzelnen Antriebsmodule
- Gesamtmasse und Nutzlast des Fluggeräts
- Energieversorgung und Kraftstoffart
- Leistungsbedarf im Schwebe- und Reiseflug
- gemessene Lärmemissionen
- Reichweite und Höchstgeschwindigkeit
- Stand der Erprobung und Zulassungsplanung
Die Patente zeigen damit zunächst, welchen technischen Weg Saean einschlagen will. Ob ein Ring aus kleinen Jets ein Flugtaxi tatsächlich leiser, effizienter und schneller macht, muss das Unternehmen noch praktisch belegen.
Quellen:
- „Saean R&D Secures Three Additional Key Patents for Next-Generation Air-Jet-Powered UAM“
- „SAEAN Group Files Patent for Urban Air Mobility ‘AirJet’“
- „Aerodynamic and Acoustic Characterization of a Ducted Propeller in a Small Hover Anechoic Chamber“
- „Conceptual Design of a Tiltduct Reference Vehicle for Urban Air Mobility“
- „Impact of Technology and Mission Variations on NASA Advanced Air Mobility Concept Vehicles“
