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Professur für Luftfahrtantriebe

Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer

Lehre

Im Rahmen der Lehre bietet die Professur mehrere Module mit Vorlesungen, Übungen, Praktika, Seminare und Projekte für Studierende unterschiedlicher Studiengänge an. Neben dem Grundlagenmodul Flugantriebe, welches einen grundlegenden Einblick in die Funktionsweise verschienender Luftfahrtantriebe und deren Komponenten gibt, werden weiterführende Vorlesungen angeboten, in denen Aspekte der konstruktiven Auslegung und des Betriebsverhaltens moderner Schub- und Wellenleitungstriebwerke thematisiert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zur Anfertigung von Bachelor- oder Masterarbeiten, mit welchen im experimentellen wie auch im theoretischen Bereich die laufenden Forschungsarbeiten an der Professur unterstützt werden können.
Detaillierte Informationen zu den einzelnen Lehrveranstaltungen sind den Modulhandbüchern der jeweiligen Studiengänge zu entnehmen.

Forschung

Die Professur für Luftfahrtantriebe zielt mit seinen Forschungsschwerpunkten vor allem auf Triebwerkstechnolgie, welche für Kleintriebwerke genutzt oder mit diesen als Technologieträger weiterentwickelt werden kann. Hierfür stehen der Professur moderne Einrichtungen und mehrere Prüfstände zur Verfügung. Darüber hinaus können im Verbund mit anderen Professuren des Instituts für Aeronautical Engineering und der Fakultät Maschinenbau die Fachkompetenzen und die verfügbare Infrastruktur gemeinsam genutzt werden.

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.

Spalthaltung_01.png

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.

Studienarbeiten

Das Institut für Aeronautical Engineering (Fakultät für Maschinenbau der UniBw M) arbeitet im Rahmen einer Kooperation mit dem Lehrstuhl für Turbomaschinen und Flugantriebe (Fakultät für Maschinenwesen der TU München) an anwendungsorientierten Forschungsthemen im Bereich Kleingasturbinen zusammen. Es besteht für Studierende beider Fakultäten die Möglichkeit, am Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen/Ottobrunn eine Bachelor-/Semester- oder Masterarbeit zu schreiben.
Folgende Themen sind aktuell zu vergeben:

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