Turbine

DLR testet Turbine für umweltfreundliche Flugzeuge

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Ausgezeichnet wird der Prüfstand unter anderem durch die Luftmenge, die durch die Turbine strömen kann, der sogenannte Massen- oder Volumenstrom. Dieser fällt mit bis zu 10 kg/s sehr hoch aus und nimmt damit weltweit eine Spitzenposition ein.
Ausgezeichnet wird der Prüfstand unter anderem durch die Luftmenge, die durch die Turbine strömen kann, der sogenannte Massen- oder Volumenstrom. Dieser fällt mit bis zu 10 kg/s sehr hoch aus und nimmt damit weltweit eine Spitzenposition ein. (Bild: DLR)

Die Grundlagen für eine neue Generation umweltfreundlicher Flugzeugturbinen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Göttingen untersucht. In einem neuen Versuchsstand konnte erstmals das Zusammenspiel von Brennkammer und Turbine unter realistischen Bedingungen getestet werden.

Die Versuche fanden im Rahmen des EU-Projektes Factor (Full Aerothermal Combustor-Turbine interactions Research) statt, das einen bedeutenden Erkenntnisgewinn für die Auslegung von Flugzeugturbinen anstrebt. Turbinen sind das Kernstück von Flugzeugtriebwerken. Wenn es gelingt, ihr Design zu verbessern, verbessern sich damit auch die Eigenschaften der Triebwerke entscheidend.

Zusammenspiel von Kühlung, Umströmung und Vermischung von Luft

Das Projekt Factor untersucht das komplexe Zusammenspiel zwischen der Kühlung, der Umströmung und der Vermischung der Luft innerhalb von Flugzeugturbinen. Ziel ist es, insbesondere den Einfluss der real bis zu 1700 Grad Celsius heißen Brennkammerausströmung auf die Funktion der Turbine zu untersuchen und besser zu verstehen. "Dabei wenden wir unter erträglicheren Temperaturen und Drücken im Prüfstand hochgenaue Messverfahren an, die für den Einsatz in einem realen Triebwerk nicht geeignet sind. Im Ergebnis sollen nicht nur Treibstoffverbrauch und Schadstoffausstoß verringert, sondern auch die Lebensdauer und Wartungskosten der Turbinenteile verbessert werden", sagt Dr. Alexander Krumme vom DLR-Institut für Antriebstechnik in Göttingen.

Heiße Gase und turbulente Strömung

Die Schnittstelle von Brennkammer und Turbine stellt die Triebwerkshersteller vor große Herausforderungen: Neben den sehr heißen Gasen treten dort auch extrem turbulente Luftströmungen auf. Diese Komponenten konnten bislang nur getrennt, jedoch nicht gemeinsam, realistisch untersucht werden. Dies ist aber mit der neuen Anlage "Next-Generation Turbine (NG-Turb)" im DLR Göttingen möglich, in der die Versuche durchgeführt wurden. "Die Innovation in Factor auf dem NG-Turb ist die Verwendung eines Brennkammersimulators in der Zuströmung der Turbine kombiniert mit verschiedenen pneumatischen und optischen Messtechniken unter Verwendung von Laser- und Infrarotlicht," erläutert Krumme.

Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Flugzeugtriebwerke

Der Turbinenprüfstand NG-Turb zählt zu den international leistungsstärksten Testeinrichtungen für Flugzeugturbinen. Der Prüfstand ist in der Lage, die Turbinen moderner Flugzeuge vom Geschäftsflieger bis zum A380-Großflugzeug detailgenau zu untersuchen. Ziel ist die Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Flugzeugtriebwerke. Aber auch Turbinen von Kraftwerken können erforscht werden.

Ausgezeichnet wird der Prüfstand unter anderem durch die Luftmenge, die durch die Turbine strömen kann, der sogenannte Massen- oder Volumenstrom. Dieser fällt mit bis zu 10 kg/s sehr hoch aus und nimmt damit weltweit eine Spitzenposition ein. Zudem ist das Druckverhältnis der zugehörigen Verdichterstation höher als in fast allen vergleichbaren modernen Anlagen.

Zu den am EU-Projekt Factor beteiligten Partnern zählen unter anderem Rolls-Royce, Siemens, MTU, ONERA, GE-Avio sowie die Universitäten Oxford und Cambridge. (jup)

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