Luftfahrtantriebe

Prüfstände für Kleintriebwerke (Very Small Jet Engines)

Die Professur für Luftfahrtantriebe betreibt mehrere kleine Gasturbinen sowie spezielle Prüfstände zur Untersuchung und Optimierung der in kleinen Schubtriebwerke verwendeten Komponenten aufgebaut. Kleine Schubtriebwerke sind in der klassischen Bauform als reine Turbojet-Triebwerke ausgeführt, d.h. der Schub wird ausschließlich durch die kinetische Energie des heißen Abgasstrahls erzeugt. Eine Schuberhöhung erfordert entweder mehr Massendurchsatz und damit eine vergrößerte Bauweise oder eine Anpassung der thermodynamischen Auslegungsbedingungen.

Der Professur für Luftfahrtantriebe stehen Prüfstände mit unterschiedlicher Instrumentierung für die Untersuchung von Triebwerken bis zu max. 1000 N Schub zur Verfügung. Aktuelle Untersuchungsgegenstände sind die Integration und Nutzung zusätzlicher Funktionen (Wärmetauscher) und Anpassungsmöglichkeiten (variable Geometrien), um den Schub und die Effizienz für unterschiedliche Betriebsbedingungen zu maximieren. Aufgrund der kompakten Bauweise mit geometrisch komplexen Formen bieten hier vor allem additiv gefertigte Bauteile in Kombination mit neuen Werkstoffen große Verbesserungspotenziale. Eine weitere vielversprechende Möglichkeit der Schuberhöhung bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung ist eine optimierte Umwandlung der Strahlleistung in Schub, d.h. eine Erhöhung des Vortriebswirkungsgrades durch Integration spezieller Ejektordüsen.

Brennkammerprüfstand

Experimentelle Untersuchungen am Brennkammerprüfstand bieten die Voraussetzung, detaillierte Informationen zu Verbesserungspotenzialen bei der Brennstoffumsetzung und eine Validierungsbasis für numerische Untersuchungen zu erhalten. Gemessen werden u.a. die Verteilung und die Inhomogenität von Strömungs- und Temperaturwerten am Austrittsprofil der Brennkammer, die Effizienz der Brennstoffumsetzung und die dabei entstehenden Schadstoffemissionen. Darüber hinaus ist es möglich, die Brennstoffzusammensetzung zu variieren und neue Brennstoffe wie z.B. Bio-Fuels unter typischen Triebwerksbedingungen zu untersuchen und detaillierte Emissionsmessungen durchzuführen.

Innovative Spalthaltung

Die geforderte Effizienz, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Betriebsdynamik von Flugtriebwerken erfordern kleinstmögliche Spalte zwischen rotierenden und feststehenden Komponenten. Diese müssen zum einen bei der Montage sinnvoll eingestellt und toleriert werden und zum anderen die Veränderungen aus dem Betrieb heraus vorhergesehen und in einigen Fällen sogar im Betrieb passiv bzw. aktiv beeinflusst werden. Der damit verbundene Aufwand und die dabei entstehende Komplexität müssen immer mit den Vorteilen zusätzlicher Maßnahmen für ein verbessertes Spaltverhalten abgewogen werden. Aktuelle Untersuchungen an der Professur für Luftfahrtantriebe beschäftigen sich mit den verschiedenen Einflussparametern auf Spalthaltung und Spaltwirkung und zeigen mögliche Verbesserungsmaßnahmen bezogen auf das Gesamttriebwerk auf.

Propulsor-Technologien

Die schuberzeugende Komponente (Propulsor) besitzt die Aufgabe, die mechanische Leistung in nutzbaren Schub umzuwandeln. Je nach Leistungserzeuger (Gasturbine, Elektromotor, Kolbenmotor) und erzielbare Fluggeschwindigkeit kommen dabei unterschiedliche Konzepte zum Einsatz. Während klassische Propeller vor allen für niedrige Fluggeschwindigkeiten zum Einsatz kommen, werden für höhere Fluggeschwindigkeiten andere Konzepte benötigt. Am Institut Aeronautical Engineering werden hierzu ummantelte Gebläse (Fans) und gegenläufige Propeller entwickelt und untersucht, welche an einem speziellen Prüfstand experimentell untersucht werden können.

Gebläseprüfstand

Die Professur für Luftfahrtantriebe betreibt einen Gebläseprüfstand für die Bestimmung von Drossellinien und Leistungsmessung von Ventilatoren nach internationaler Norm (ISO 5801). Durch die intensive Instrumentierung des Prüfstandes sind darüber hinaus auch Parametervariationen und Detailuntersuchungen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen möglich.