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Hochdruck-Brennkammer-Prüfstand 1 (HBK-1) mit Messstrecke BOSS



Der Prüfstand HBK-1 bildet die Versorgungs- und Betriebsumgebung für die Messstrecke BOSS („Big Optical Single Sector“). Bei dieser Messstrecke handelt es sich um einen optisch zugänglichen Druckprüfstand, der für Untersuchungen an mager betriebenen Brennern für zivile Luftfahrtantriebe von Rolls-Royce Deutschland unter Verwendung moderner laser-gestützter Messverfahren genutzt wird.
 Messstrecke BOSS
zum Bild Messstrecke BOSS
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 Optisch zugängliche Brennkammer
zum Bild Optisch zugängliche Brennkammer
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 Laserdiagnostik-Aufbau am Prüfstand
zum Bild Laserdiagnostik-Aufbau am Prüfstand
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Ziel dieser Untersuchungen ist ein besseres Verständnis des Zusammenwirkens von Strömungsfeld, Verbrennung und zwei-Phasen-Strömungen in Brennkammern mit pilotierten, unterstöchiometrisch („mager“) betriebenen Brennern. Ein fundiertes Verständnis dieser Vorgänge ist Voraussetzung für eine gezielte Weiterentwicklung und eine Verkürzung der Entwicklungszyklen des Triebwerksherstellers.

Forschungsthemen:

  • Kraftstoffaufbereitung:  
    o Zerstäubung, Verdampfung, Dispersion
  • Pilot/Hauptbrenner-Wechselwirkung:
    o Strömungsfeld, Stabilisierung, Wärmefreisetzung
  • Pilotbrenner-Performance:
    o Lastbereich, Russproduktion
  • Ausbrand
  • Schadstoffemissionen
  • Thermoakustische Stabilität

Zu den eingesetzten optischen Untersuchungsmethoden gehören u.a.

  • Emissionsspektroskopie (OH, CH)
  • Planare Mie-Streuung (Visualisierung der flüssigen Kraftstoff-Phase)
  • Planare Laser-induzierte Fluoreszenz (PLIF) an Kerosin (Kraftstoff-Verteilung)
  • PLIF an OH (Mischung, Reaktionszonen, Temperatur)
  • Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA): Spray-Diagnostik
  • Particle Imaging Velocimetry (PIV): Strömungsfeld
  • LDA (Laser-Doppler-Anemometrie): Strömungsfeld

Technische Daten des HBK-1

Features:

- Gasanalyse: NOx, CO, CO2, UHC, O2

- Traversiertisch zur präzisen Positionierung optischer Aufbauten

- Wassereinspritzung ins Abgas zur Reduzierung des Abgasgeschwindigkeit und damit des Geräuschpegels

- Hydraulisch betätigte Drossel zur Druckregelung unabhängig vom Massenstrom

- 3 elektrische Lufterhitzer, davon zwei für Brennerversorgung, einer für Fenster-Kühlluftstrom

Spezifikationen:

P4max   20bar
 T3max  900K
 T4  2400K
 Luft/Brennstoff-Verhältnis  >20
 mBrennerluft (20bar, 900K)  1.7kg/s
 mFensterkühlluft (20bar, 900K)  0.6kg/s
 mLiner-Kühlluft (20bar, Umgebungstemp.)  1.3kg/s


Kontakt
Dr.rer.nat. Ulrich Meier
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Brennkammer
Köln

Tel.: +49 2203 601-2441

Wladislaw Quade
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Brennkammertest
Köln

Tel.: +49 2203 601-3306

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