Abteilung Fan und Verdichter

9. Juni 2006

Die Abteilung Fan und Verdichter baute in den letzten Jahren die Kompetenz und Systemfähigkeit bei der Erforschung und Entwicklung von Fan- und Verdichterkonzepten weiter aus.

Die aktuellen Entwicklungen des Luftverkehrs zeigen die steigende Bedeutung des Fans als dessen schuberzeugende Komponente bzw. des gesamten Niederdrucksystems der Fluggasturbine. Das gilt umso mehr für die Zukunft, in der die klassische Triebwerksaufhängung unter dem Flügel absehbar an ihre Grenzen stößt.

Die Gasturbine und damit der Verdichter werden sowohl im Flugtriebwerk als auch bei der stationären Energieversorgung noch lange eine bedeutende Rolle spielen. Hier, aber auch in neuentwickelten Kreisprozessen zur Energieerzeugung, in Energietransport und -speicherung, ist der Verdichter in seinen unterschiedlichen Bauarten eine unverzichtbare Turbokomponente. Zukünftig gilt es noch mehr diese zielgenau für ihren Einsatzzweck auszulegen und zu optimieren.

Ein wesentliches Merkmal der wissenschaftlichen Arbeiten ist die Interdisziplinarität und dementsprechend die starke Vernetzung mit den anderen Abteilungen des Institutes sowie mit anderen DLR-Instituten. Hier sind insbesondere die DLR-Institute für Bauweisen- und Konstruktionsforschung, Werkstoff-Forschung, Aeroelastik sowie das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik zu nennen. Die Interdisziplinarität wird am deutlichsten im Designsystem für Turbokomponenten, welches in der Abteilung seit vielen Jahren entwickelt wird. Kernkomponenten dieses Systems sind das Programmsystem TRACE, welches von der Abteilung Numerische Methoden entwickelt wird, sowie der automatische Optimierer AutoOpti. Dieses Designsystem wird inzwischen von weiteren Struktureinheiten des DLR genutzt, entsprechend ihrer spezifischen Zwecke tragen alle Nutzer zu seiner Weiterentwicklung bei.

Bei den zukünftigen Forschungsarbeiten gilt es, den Integrationsraum zu erweitern und die Wechselwirkungen mit anderen Komponenten verstärkt zu beachten. So muss eine gekoppelte Auslegungsmethodik des Einlauf/Fan-Systems bzw. des gesamten Bypasssystems vom Einlauf bis zur Düse aufgebaut werden.

Mit dem sich entwickelnden neuen Ansatz zur Vorauslegung können Untersuchungen für das Stufen-Matching von vielstufigen Verdichtern erfolgen, neue Verdichterkonzepte schnell bewertet und in der weiteren Detaillierung in ein Multifidelity-Modell eingebracht werden.

Auf experimentellem Gebiet ist die Abteilung in der Lage, komplette Fanstufen sowie Versuchsverdichter in  axialer und radialer Bauart zu entwickeln, aufzubauen und unter Nutzung modernster Messtechniken experimentell zu untersuchen. Die Abteilung verfügt über drei Prüfstände:

Auf den nachfolgenden Seiten werden die Forschungsarbeiten – gegliedert in die folgenden Forschungsschwerpunkte- vorgestellt:

Mit den laufenden und geplanten Forschungsarbeiten möchte die Abteilung einen substantiellen Beitrag zum Forschungsprogramm der Bundesrepublik als auch – eingebunden in vielfältige nationale und europäische Projekte- zur Umsetzung der Zielsetzungen der ACARE bezüglich Effizienz, Ressourcenschonung sowie Emissionsreduktion liefern.

Abbildung 1: Fan-Stufe eingebaut in die Messstrecke des Großprüfstands M2VP

 

Abbildung 2: Schlierenbild eines transsonischen Verdichtergitters aufgenommen am Gitterwindkanal TGK

 

 

Abbildung 3: Vierstufiger Axialverdichter mit umfangreicher Instrumentierung in der Messstrecke des Großprüfstands M2VP

 

Abbildung 4: Radialverdichterlaufrad resultierend aus dem Optimierungsprozess

 




Kontakt
Dr.-Ing. Eberhard Nicke
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Fan und Verdichter
Tel: +49 2203 601-2057

E-Mail: Eberhard.Nicke@dlr.de
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