Können alte Passagierflugzeuge mit neuesten Triebwerken nachgerüstet werden, um ihre Lebensdauer und Effizienz zu verlängern?

Sie haben vollkommen recht - der Umbau neuer Triebwerke in ältere Flugzeuge ist wirtschaftlich sehr sinnvoll. Immerhin waren zwei Drittel der Kraftstoffeinsparungen in den letzten 50 Jahren auf bessere Motoren zurückzuführen.

Einige Bedingungen verschwören sich jedoch, um dies schwieriger zu machen, als es aussieht:

1. Der bessere Wirkungsgrad wurde durch die Erhöhung des Bypass-Verhältnisses der Motoren erreicht, was bedeutet, dass die neuen Motoren bei gleichem Schub mehr Durchmesser hatten. Dies macht es schwierig, sie an Flugzeugzellen anzupassen, die für kleinere Triebwerke ausgelegt sind , und das Hinzufügen eines längeren Fahrwerks wäre zu teuer - dann ist es in der Tat besser, eine neue Flugzeugzelle zu kaufen.
2. Konstruktionen mit am Heck montierten Motoren hätten bei neueren, schwereren Motoren Schwerpunktprobleme. Heckmontierte Motoren waren sehr beliebt, nachdem die Sud Aviation Caravelle Pionierarbeit geleistet hatte, schließen diese Konstruktionen (BAC One-Eleven, Vickers VC-10, Boeing 727, Illyushin 62, DC-9, Tupolev 134 und 154) jedoch für die Umrüstung mit mehr aus moderne Motoren.

Hinzu kommt, dass Flugzeugzellen eine begrenzte Lebensdauer haben und der Einbau neuer Triebwerke nur für eine begrenzte Anzahl von Flugzeugen sinnvoll ist.

Ja, das kann und wird passieren.

Zwei Beispiele, die meiner Meinung nach hervorragende Illustrationen des Konzepts sind, sind Turbinenumbauten der Beech 18 und der Douglas DC-3. In diesen Fällen wurden die alten Radialkolbenmotoren durch Turboprop-Motoren ersetzt. Es gibt auch andere Beispiele, einschließlich weniger drastischer Modifikationen.

Ein Beispiel für eine Beech 18-Modifikation ist der Volpar Turbo Beech-Umbau, bei dem Garrett TPE-331-Motoren verwendet wurden. Informationen zu diesem Umbau hier und ein Beispiel für den betrieblichen Einsatz eines solchen modifizierten Flugzeugs hier .

Ein Beispiel für einen DC-3-Umbau ist der Basler BT-67, der Motoren der PT6A-67-Serie verwendet. Informationen zu diesem Umbau hier und hier .

Es ist durchaus möglich, Flugzeuge mit neueren Triebwerken nachzurüsten. Ein Beispiel ist die DC-8 Series 70 , bei der die älteren JT3D-Triebwerke durch effizientere CFM56-Triebwerke ersetzt wurden. Es gibt jedoch viele Gründe dafür, dass dieser Prozess nicht häufiger vorkommt.

Der Motorwechsel ist mit vielen Kosten verbunden. Das Triebwerk benötigt möglicherweise ein neues Gondeldesign, um zu dem spezifischen Flugzeug zu passen. Dies erfordert wahrscheinlich ein neues oder zumindest überarbeitetes Strebendesign zur Montage am Flügel. Der Flügel muss möglicherweise auch verstärkt werden, da neuere Motoren tendenziell schwerer sind. Alle am Motor angebrachten Systeme, einschließlich Elektrik, Hydraulik und Zapfluft, müssen möglicherweise ebenfalls geändert werden. Die Avionik muss ebenfalls aktualisiert werden, um mit dem neuen Triebwerkstyp zu arbeiten.

Auch die Zertifizierung darf nicht außer Acht gelassen werden. Unter der Annahme, dass das Flugzeug ein vorhandenes, bereits zertifiziertes Triebwerk verwenden kann, muss das Flugzeug noch zum Fliegen mit diesem Triebwerk zugelassen werden. Dies bedeutet eine Menge Papierkram bei den Aufsichtsbehörden und wahrscheinlich zusätzliche Tests. Triebwerke sind jedoch in der Regel für einen bestimmten Flugzeugtyp ausgelegt. Zum Beispiel der CFM LEAPTriebwerk wird die A320, 737 und C919 antreiben. Alle diese Flugzeuge sind ähnlich groß und konkurrieren um denselben Markt, dennoch führt CFM Tests und Zertifizierungen einer anderen Version des LEAP-1 für jedes dieser Flugzeuge durch. Jeder Hersteller entschied sich dafür, sein Flugzeug für eine andere Triebwerksversion zu konstruieren, was es unwahrscheinlich erscheinen lässt, dass ein neues Triebwerk ohne umfangreiche Modifikation des Triebwerks einfach den Anforderungen eines vorhandenen Flugzeugs entspricht.

Flugzeugrümpfe sind auf eine begrenzte Lebensdauer ausgelegt. Mit zunehmendem Alter steigen die Wartungskosten, da mehr Arbeit erforderlich ist, um Schäden durch Ermüdung und regelmäßigen Verschleiß zu beheben. Selbst mit neuen Triebwerken hätte die Flugzeugzelle noch eine begrenzte Lebensdauer.

Wie andere Antworten bereits betont haben, ist ein neues Flugzeugdesign effizienter, als nur neue Triebwerke in ein altes Flugzeug einzubauen. Die Besitzer der älteren Flugzeuge müssten einen Vorteil darin sehen, für die Aufrüstung ihrer alten Flugzeuge zu zahlen und diese Flugzeuge für einen längeren Zeitraum außer Betrieb zu setzen, anstatt einfach ein neues Flugzeug zu kaufen, das effizienter ist und viel mehr Flugstunden übrig hat davor. Und einige Unternehmen müssen genügend dieser Kunden finden, um die oben aufgeführten hohen Vorabkosten für die Ermöglichung eines solchen Upgrades zu rechtfertigen.

Während das Design von Flugzeugen nicht anders aussieht als frühere Flugzeuggenerationen, unterscheidet sich die Technologie dahinter erheblich, von leichten Kohlefasern bis hin zu weitaus aerodynamischeren Flügeln. Flugzeuge mit neuem Design bieten eine weitaus bessere Betriebsökonomie als Flugzeuge, die auf einem alten Design basieren, aber mit neueren Triebwerken.

Nehmen Sie zum Beispiel den A350, der laut Airbus im Vergleich zu bestehenden Aluminium-Langstreckenflugzeugen eine Treibstoffersparnis von 25 % pro Sitzplatz bietet. Die A330neo hingegen, die eine überarbeitete Version der A330 ist (aber auch überarbeitete Flügelspitzen und einige andere geringfügige aerodynamische Verbesserungen enthält), soll gegenüber der aktuellen A330 nur einen Kraftstoffverbrauchsvorteil von 14 % pro Sitzplatz bieten.

Und das mit einem neu gebauten A330neo, anstatt einen alten A330 zu nehmen und neue Triebwerke in einen bestehenden Rahmen einzubauen.

Es gibt viele Gründe, warum es keine gute Idee ist, neue Triebwerke in ältere Flugzeugzellen einzubauen. Zunächst einmal ist es nicht möglich, die Motoren einfach auszutauschen - die Chancen stehen gut, dass die neuen Motoren unterschiedliche Befestigungspunkte und unterschiedliche Anforderungen an den Kraftstofffluss haben, was eine vollständige Neugestaltung des Kraftstoffflusssystems erfordert. Sie müssten auch die Avionik überarbeiten, um geänderte Triebwerksbetriebsparameter zu berücksichtigen. Die Betriebsverfahren für Piloten würden sich auch zwischen den Modellen unterscheiden, was entweder dazu führen würde, dass separate Pools von Piloten pro Triebwerkstyp erforderlich wären, oder wenn Piloten zwischen Modellen wechseln, ein erhöhtes Risiko von Pilotenfehlern, die zu einem Unfall führen.

Aber der Hauptgrund, warum dies nicht getan wird, ist, dass Flugzeugrümpfe eine begrenzte Lebensdauer haben. Bei jedem Flug setzen Sie das Flugzeug unter Druck und lassen es dann für die Landung drucklos. Dies führt zu Metallermüdung des Rahmens. Dies allein ist die größte Einzelursache für die Ausmusterung von Flugzeugen. Flugzeuge müssen etwa alle 6 Jahre einem „D-Check“ unterzogen werden. Dazu wird das gesamte Flugzeug entlackt und die gesamte Farbe von außen entfernt, damit der Zustand des Rumpfes auf Anzeichen von Metallermüdung überprüft werden kann. Dies ist ein enorm kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess, und infolgedessen durchlaufen die meisten Flugzeuge nur einige davon, bevor sie ausgemustert werden.

Die Nachrüstung eines Flugzeugs mit neueren Triebwerken wäre also nicht machbar, da die Flugzeugzelle sowieso ihre Lebensdauer überschritten hätte und ersetzt werden müsste, also viel besser, einfach ein neu gebautes Flugzeug zu kaufen.