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Measurements of particle emissions and contrail ice particle properties behind a large passenger aircraft burning 100% sustainable aviation fuel in cruise

Sauer, Daniel und Dischl, Rebecca Katharina und Märkl, Raphael Satoru und Harlass, Theresa und Sakellariou, Felicitas Maria und Dörnbrack, Andreas und Gauthier, Maxime und Grein, Tobias und Hahn, Valerian und Kaufmann, Stefan und Kulathasan, Ashog und LeClercq, Patrick und Lobo, Prem und Luff, Darren und Madden, P. und Marsing, Andreas und Rauch, Bastian und Renard, Charles und Roiger, Anke-Elisabeth und Sallinen, Reetu und Scheibe, Monika und Schripp, Tobias und Schumann, Ulrich und Smallwood, Gregory J. und Smith, Brett und Swann, Peter und Tomsche, Laura und Voigt, Christiane und Corbin, Joel C. und Johnson, Mark (2023) Measurements of particle emissions and contrail ice particle properties behind a large passenger aircraft burning 100% sustainable aviation fuel in cruise. Fall Meeting of the American Geophysical Union, 2023-12-10 - 2023-12-15, San Francisco, USA.

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Kurzfassung

The use of sustainable aviation fuels (SAF) derived from biomass and waste materials can provide one approach to partially decarbonize air traffic relatively quickly and offers a pathway to mitigate the non-CO2 climate impacts from long-lived contrails on short time scales. Many SAFs naturally contain no or only low amounts of aromatic compounds which act as soot precursors during combustion. As soot particles serve as primary nucleus for contrail ice, lower soot emissions should result in lower contrail ice particle numbers. In the joint project ECLIF3 (Emissions and Climate Impact of alternative Fuels), DLR, Airbus, Rolls-Royce, Neste and other participants aimed to characterize emissions and contrail properties behind a modern passenger aircraft burning both conventional Jet A-1 fuel and HEFA-SPK (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids Synthetic Paraffinic Kerosene) and a blend of HEFA-SPK and Jet A-1 on both engines on the ground and in flight. For the first time, flight tests in cruise using 100% HEFA-SPK on all engines were feasible in this framework. In two field campaigns in 2021 an Airbus A350-900 equipped with Rolls Royce Trent XWB-84 engines served as source aircraft. With the DLR Falcon 20E5 research aircraft we probed trace gases, volatile and non-volatile particles, and ice particle properties. The independent fuel tanks of the A350 permitted us to sample emissions from reference Jet A-1 and HEFA-SPK in similar meteorological conditions. Measurements of the exhaust closely behind the engine exit and up to several minutes behind the lead aircraft allowed us to characterize both, direct engine emissions depending on engine thrust conditions and the effects on contrail formation and properties. With respect to the Jet A-1 used here, we find a significant reduction in non-volatile particle emissions when burning HEFA-SPK; similar trends are seen in the ice particle numbers in the contrails. The results outline the importance of fuel composition (e.g. sulfur and aromatics content) on particle emissions and contrail formation. The analysis also shows the complexity of the contrail formation process and its dependence on fuel composition, engine thrust and meteorological conditions in the ambient atmosphere.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200135/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Measurements of particle emissions and contrail ice particle properties behind a large passenger aircraft burning 100% sustainable aviation fuel in cruise
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sauer, DanielDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0317-5063NICHT SPEZIFIZIERT
Dischl, Rebecca KatharinaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Märkl, Raphael SatoruDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0451-2084NICHT SPEZIFIZIERT
Harlass, TheresaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-1792-6649NICHT SPEZIFIZIERT
Sakellariou, Felicitas MariaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-0936-0216NICHT SPEZIFIZIERT
Gauthier, MaximeAirbus Operations SAS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grein, TobiasDLR, VTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hahn, ValerianDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaufmann, StefanDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0767-1996NICHT SPEZIFIZIERT
Kulathasan, AshogAirbus, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
LeClercq, PatrickDLR, VTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lobo, PremNational Research Council Canada, Ottawa, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luff, DarrenRolls-Royce plc., Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madden, P.Rolls-Royce plc, Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marsing, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5006-2133NICHT SPEZIFIZIERT
Rauch, BastianDLR, VThttps://orcid.org/0000-0002-1393-5943NICHT SPEZIFIZIERT
Renard, CharlesAirbus Operations SAS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roiger, Anke-ElisabethDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sallinen, ReetuNeste Corporation, Innovation, Porvoo, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scheibe, MonikaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schripp, TobiasDLR, VThttps://orcid.org/0000-0002-1594-7331NICHT SPEZIFIZIERT
Schumann, UlrichDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5255-6869NICHT SPEZIFIZIERT
Smallwood, Gregory J.National Research Council Canada, Ottawa, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, BrettNational Research Council Canada, Ottawa, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Swann, PeterRolls-Royce plc., Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tomsche, LauraDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Corbin, Joel C.Metrology Research Centre, National Research Council Canada, Ottawa, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Johnson, MarkRolls-Royce plc, Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aviation emissions, climate impact, measurements
Veranstaltungstitel:Fall Meeting of the American Geophysical Union
Veranstaltungsort:San Francisco, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:10 Dezember 2023
Veranstaltungsende:15 Dezember 2023
Veranstalter :Americon Geophysical Union
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Future Fuels, L - Klima, Wetter und Umwelt, L - Komponenten und Emissionen
Standort: Oberpfaffenhofen , Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Institut für Verbrennungstechnik
Flugexperimente > Oberpfaffenhofen
Hinterlegt von: Sauer, Dr. Daniel
Hinterlegt am:01 Dez 2023 09:05
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:00

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