Flugreisen

Wenn es um das moderne Wunder des Fliegens geht, neigt die Physik dazu, im Rampenlicht zu stehen. Dennoch ermöglicht die Chemie einen Großteil der zugrunde liegenden Technologie, die in den Verbundmantel eines Flugzeugs oder die digitale Schaltung integriert ist, welche die neuesten Filme auf die Passagiersitze bringt.

Durch den chemiefreundlichen Himmel fliegen

Urlaubsspaß kann ohne Chemie nicht stattfinden. Schmiermittel wie Krytox™ zum Beispiel ermöglichen es Tauchflaschen, den rauen Bedingungen in der Tiefe standzuhalten, Leistungsfahrräder mit Fett zu versorgen, Wellenmacher anzutreiben (die Maschinen, die künstliche Schwellungen in Wellenbecken erzeugen) und vieles mehr.

Aber Urlauber werden vielleicht nie in der Lage sein, zu all diesem Spaß zu kommen, wenn es nicht die großartigen Maschinen gäbe, die sie Tausende von Meilen über alle Arten von Gelände transportieren: Flugzeuge. Die Wunder der Chemie wirken mit voller Kraft am offenen Himmel.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie hat die Wissenschaft das einst Unvorstellbare bereits zu einer täglichen Realität gemacht – Millionen von Passagieren, die mit großer Sicherheit und Komfort meilenweit über der Erde unter extremsten Bedingungen reisen. Und heute bringt die Chemie dem Flugverkehr noch mehr Effizienz, Sicherheit und Komfort.

Etwas Besonderes in der Luft

Leichtgewicht – scharfe Überwachung des Gewichts für mehr Leistung und Kraftstoffeinsparung – mag eine relativ neue Praxis in der Automobilindustrie sein, aber für die Luftfahrt reicht die Gewichtsüberwachung von Flugzeugen bis zu den Brüdern Wright zurück. Jetzt hilft die Wissenschaft den Flugzeugherstellern, neue Schritte in diesem Bereich zu machen. Der Boeing 787 Dreamliner, der 2011 in Betrieb genommen wurde, sollte 20 % bis 25 % mehr Treibstoff einsparen als sein Vorgänger, die Boeing 767¹. Das entspricht einer geschätzten Kraftstoffeinsparung von 18 Milliarden Pfund bis 2018.² Wie wird also ein Flugzeug ähnlicher Größe so effizient?

Ein wesentlicher Faktor sind die neuen Schalenmaterialien. Moderne Verbundwerkstoffe, Keramiken und umfangreiche Kohlefaserverstärkungen machen 50 % des 787er Rahmens aus, um den Dreamliner leichter und langlebiger als vergleichbare Aluminiumflugzeuge³ zu machen – und weniger korrosionsanfällig.⁴

„Die Konstruktion gibt den Fluggesellschaften mehr Erfolg für ihr Geld“, sagt Steve Johnston, Technical Service Engineer in der Chemours Application Development Group. „Sie können mehr Leistung aus kleineren, leichteren Maschinen herausholen. Und die neuen Materialien sind weniger wartungsintensiv. So verbringt das Flugzeug mehr Zeit im Einsatz, verdient Geld für den Betreiber und reduziert so die Gesamtkosten. Das wird direkt an den Fahrgast weitergegeben.“

Die Verbundkarosserieteile, die all dies ermöglichen, haben natürlich Chemie im Pedigree. „Diese Verbundwerkstoffe werden bei relativ hohen Temperaturen hergestellt“, sagt Bob Moffett, Senior Technology Consultant bei Chemours. „Die beteiligten Spritzgussgeräte können Krytox™ nutzen, das der Hitze standhält und die erforderliche Schmierung bereitstellt, um Teile aus der Form zu trennen.“

In Zukunft sieht Johnston Krytox™ als Beitrag, Flugzeuge noch sparsamer zu machen. „Ich kann mir eine Änderung im Motordesign vorstellen, die sie kleiner, aber leistungsfähiger machen würde“, sagt er. „Ich weiß, dass es bereits Arbeiten gegeben hat, um konventionelles Motoröl durch ein PFPE-Öl vom Typ Krytox™ zu ersetzen, damit die Motoren heißer laufen können.“

Sicher fliegen

Vor einem Flug weisen die Betreuer auf Notausgänge hin und zeigen den Passagieren, wie sie ihre Sitze als Schwimmvorrichtungen nutzen können. In der Zwischenzeit arbeitet die Chemie hinter den Kulissen hart daran, dass niemand diese Notfallmaßnahmen ergreifen muss.

Neben den offensichtlichen Sicherheitsnetzen, die vor allem vor Windscherungen und Gebirgsstößen warnen, arbeitet die Chemie verborgen in den weniger bekannten Systemen der Flugzeuge. Tief in den Motoren selbst befinden sich Viton™ Fluorelastomere in Dichtungen und Dichtungsringen. „Mit seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegen extreme Hitze und aggressive Kraftstoffe hilft Viton™, alles zu verhindern, von Kraftstofflecks bis hin zum Motorausfall“, sagt Anton Soudakov, North America Product Manager bei Chemours.

Selbst der Notsauerstoff, der fließt, wenn diese Masken fallen, hat eine Krytox™ Komponente: Er wird in diesem System verwendet und ist sauerstoffdicht. Herkömmliche Schmiermittel, die in direktem Kontakt mit flüssigem und gasförmigem Sauerstoff stehen, können in Flammen aufgehen, Krytox™ jedoch nicht. Moffett sagt: „Die Sicherheit des Flugverkehrs wurde durch die Chemie sicherlich verbessert.“

Spielzeit vor dem Urlaub

Das Wunder, in einem künstlichen Zylinder über den Wolken zu schweben, verblasst schließlich. Sobald das Flugzeug die Reiseflughöhe erreicht hat, wird der Fokus auf Komfort gelegt: Ist das Motorgeräusch auffällig? Fühlt sich die Luft abgestanden an? Gibt es eine fundierte Filmauswahl? Tatsächlich ist es der Komfort, der dazu beiträgt, den Himmel freundlich zu gestalten.

„In Autos werden Krytox™ Anwendungen eingesetzt, um etwas zu verbessern, das NVH-Lärm, Vibrationen und Rauheit genannt wird“, sagt Johnston. Dies ist eine der unbeabsichtigten Folgen des Fortschritts. Autos sind leiser als vorher. Bessere Schalldämmung und Aerodynamik haben das Dröhnen des Triebwerks und das Tosen der Luft gedämpft, sodass die kleinen Knarren und Rasseln, die von der Außenverkleidung oder der Innenausstattung kommen, als störend empfunden werden. „Für Flugzeuge“, sagt Johnston, „ist dies ähnlich.“

Auch die Ingenieure konzentrieren sich auf die Luftqualität. „Die neue Flugzeuggeneration vermeidet die Luft aus dem Triebwerk“, sagt Johnston. Während ältere Flugzeuge Druckluft aus den Triebwerken einpumpten, gehen neuere Jets einen anderen Weg. Moderne Flugzeuge verwenden heute separate Kompressorsysteme zur Verbesserung der Luftqualität. Außerdem ermöglicht die zuvor erwähnte Kompositschale, dass Flugzeuge mehr Feuchtigkeit in die Luft pumpen können, was zu einem weniger trockenen Flug führt.

Schließlich gibt es noch das Inflight-Entertainment. Chemie ist vielleicht nicht das erste, was den Passagieren in den Sinn kommt, die sich die Zeit zwischen Los Angeles und Sydney vertreiben wollen. Aber für jeden Film, der auf einem LCD-Bildschirm eines Flugzeugs gezeigt wird, gibt es ein digitales System. Und dieses digitale System funktioniert nur mit Hilfe von Halbleitern, die mit Hilfe von Teflon™ hergestellt wurden (dieses Fluorprodukt hilft den Chipherstellern, höhere Ausbeuten zu erzielen, indem es die Kontamination während der Herstellung reduziert).

Die Tatsache, dass die Passagiere auf einem bemerkenswert sicheren Flug einen komfortablen Film genießen können, zeigt nur, wie weit das Fliegen gediehen ist, seit die Gebrüder Wright 1900 begannen, bemannte Flüge mit echten Menschen zu testen.

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