In künftigen internationalen Entwicklungsprojekten wird Deutschland an der Komponente Fan als Bauanteil für militärische und zivile Triebwerke mittlerer Schubklasse beteiligt sein. Durch deutliche Anhebung des Nebenstromverhältnisses trägt der Fan den hauptsächlichen Anteil zur potentiellen Brennstoffverbrauchssenkung des Triebwerks bei.Gleichzeitig wirkt sich die Erhöhung des Bypass-Verhältnisses günstig auf die Minderung des Strahllärms aus und bietet durch die Einführung von langsam drehenden Getriebefans ein erhebliches Potential an Senkung der Emission der tonalen Lärmanteile. Partner sind fast alle europäischen Triebwerkshersteller im Rahmen des umfangreichen EU-Projektes SILENCER.
Das Konzept des Getriebefans hat den entscheidenden Vorteil, dass der Fan in seiner Drehzahl von der Niederdruckturbinendrehzahl entkoppelt ist und beide damit in ihrem jeweilig optimalen Betriebspunkt laufen können. Während bei der Niederdruckturbine eine effektivere Leistungsumsetzung im hohen Drehzahlbereich erzielt wird, arbeitet der Fan langsam laufend bei besserem Wirkungsgrad. Und gerade diese niedrigere Fandrehzahl bietet die Chance, durch einen geeigneten Entwurf die Zuströmung zu den Rotorprofilen möglichst über die gesamte Schaufelhöhe im Unterschall zu halten, um weitestgehend Verdichtungsstöße auf den Profilen zu vermeiden.
Diese Stöße erzeugen Druckwellen, die als Lärm nach vorne aus dem Fan abgestrahlt werden. Ferner kann durch eine geschickte Wahl des Schaufelzahlverhältnisses von Rotor und Stator die Emission des Interaktionslärms vermindert werden.
Obwohl zur Zeit für die Flugverkehrsgesellschaften keine Notwendigkeit besteht, aus Gründen der Verbrauchssenkung und Schadstoffminderung neue Triebwerkskonzepte in ihren Flugzeugflotten einzuführen, werden sie jedoch bei drastischem Anstieg der Brennstoffpreise und neuen gesetzgeberischen Auflagen zur Emissionsreduzierung von Lärm und Schadstoffen dazu gezwungen sein. Vor diesem Hintergrund bilden die geplanten Arbeiten zum Getriebefan einen grundlegenden Baustein für das Triebwerk von Morgen. Übergeordnetes Ziel dieses Zielfeldes ist die Senkung der Lärmemissionen sowie des Schadstoffausstoßes durch Minderung des Brennstoffverbrauchs von Flugzeugantrieben, insbesondere von Strahltriebwerken sehr hohen Nebenstromverhältnisses, wie diese zur Zeit noch nicht eingesetzt werden. Im Rahmen dieser übergeordneten Zielsetzung werden die nachstehenden Einzelziele verfolgt:
Aerodynamischer Entwurf einer Fanstufe mit niedriger Fandrehzahl unter Berücksichtigung aeroakustischer und aeroelastischer Randbedingungen mit dem Ziel, die Lärmemission im Vergleich zur Schallabstrahlung gegenwärtiger Fanstufen zu senken.
Überprüfung der Auslegung der Fanstufe insbesondere im Hinblick auf das erzielte Potential der Lärmminderung mit Hilfe numerischer und experimenteller Untersuchungen und Optimierung der untersuchten Fanstufe mit dem Ziel, die Schallabstrahlung zu minimieren und gleichzeitig den Stufenwirkungsgrad zu erhöhen. Fanstufen erzeugen hochgradig instationäre Wechselwirkungen, die Auswirkungen haben auf die strömungsmechanische Leistungsumsetzung, auf das Strukturverhalten und auf die Lärmerzeugung.
So steht im Vordergrund der Arbeiten die Umsetzung der Erkenntnisse, die im vorangegangen Zielfeld Propfan gewonnen wurden. Hierbei handelt es sich unter anderem um die Ergebnisse aus der Analyse der physikalischen Phänomene der Instationaritäten im Hinblick auf die Verlustentstehung, auf die Anregung der Schaufelstruktur und auf Mechanismen der Lärmentstehung in relativ zueinander bewegten Schaufelreihen.