Fan Design
Vor einigen Jahren wurden weltweit eine Vielzahl von Forschungsprojekten und Programmen gestartet, um für die nächste Generation von Flugzeugen (Einsatz nach 2015) leise Triebwerke zu entwickeln. Aufgrund der steigenden Treibstoffpreise und der absehbaren Verknappung von fossilen Brennstoffen musste und muss die Lärmminderung von Triebwerken mit einer weiter steigenden Effizienz einhergehen. Diese Zielstellung wurde für Europa in dem ACARE-Papier „VISION 2020“ auf den Punkt gebracht. Mit folgenden Aktivitäten beteiligt sich die Abteilung Fan und Verdichter an der Umsetztung dieser Ziele:
Silence(r)
 Silencer |
Das DLR hat im Rahmen des EU-Projektes Silence(r) gemeinsam mit den Kooperationspartner SNECMA (Frankreich) und COMOTI (Rumänien) einen neuen langsamdrehenden Fan mit hohem Nebenstromverhältnis ausgelegt, der mit einem Untersetzungsgetriebe durch eine schnelllaufende Niederdruckturbine angetrieben werden soll. Neben den akustischen Vorteilen wird mit der Erhöhung des Nebenstromverhältnisses ein höherer Vortriebswirkungsgrad erreicht.
Die Erfüllung aller geforderten Leistungsparameter in den Betriebspunkten: „Start“, „Reiseflug“, „Maximaler Steigflug“ unter Beachtung der nachfolgend beschriebenen akustischen Randbedingungen waren nur mit einer dreidimensionalen Gestaltung des Rotorblattes realisierbar. Diese Formgebung erforderte eine enge Zusammenarbeit zwischen den Fachdisziplinen Aerodynamik, Konstruktion und Festigkeit. Eine sequentielle Bearbeitung der Einzelaufgaben war bei dieser ambitionierten Aufgabenstellung nicht möglich bzw. hätte eine Vervielfachung der Entwicklungszeit erfordert.
UHBR Rotor | |
UHBR Rig
Abgeleitet aus dem Silence(r) Projekt enschied das DLR, einen eigenen Versuchsverdichter für eine aerodynamische Messkampagne zu nutzen. Die hierfür vorgesehene Konfiguration besteht aus dem Rotor des Silence(r) Projektes und aus einer eigens zu diesem Zweck entwickelten Statorreihe. Die Fertigung und der komplette Aufbau des Versuchsstandes wurde hierbei unter der Regie der Abteilung Fan und Verdichter mit Unterstützung des DLR Instituts für Bauweisen- und Konstruktionsforschung durchgeführt. In Zukunft werden an diesem Versuchsverdichter Versuche zur aktiven Lärmminderung und aerolastische Experimente durchgeführt.
Vital
Basierend auf der Entwicklung des Silencer-Fans sowie dem beim Aufbau des DLR-eigenen UHBR Rigs gewonnenen Know-how wird im EU-Projekt „VITAL“ neben der weiteren Verbesserung moderner klassischer Gebläse ein gegenläufiger, effizienter und lärmoptimierter Fan entworfen und experimentell überprüft.
Counter Rotating Fan, Quelle: "Vital" / Snecma, 2005 | |
Entscheidend für die zukünftigen Einsatzchancen dieses Fankonzeptes wird die Realisierung des erwarteten Performancevorteils sowie sein akustisches Verhalten sein.
Der Nachteil, der sich durch die Gegenläufigkeit beider Rotoren ergebenden hohen Relativgeschwindigkeit muss durch andere Maßnahmen ausgeglichen werden. Hier gilt es, mit zu Verfügung stehenden modernsten Simulationsverfahren und den geplanten Experimenten beim CIAM in Moskau, die optimalen Parameter für den Axialabstand, die Schaufelzahlen sowie die 3D-Schaufelform zu finden. Für dieses interdisziplinäre Projekt wird die etablierte Zusammenarbeit beim Entwurf von Verdichtern zwischen den Instituten Antriebstechnik, Bauweisen- und Konstruktionsforschung, Werkstoff-Forschung und Aeroelastik entscheidenden Input für das Projekt liefern.
Ausgehend von den Ergebnissen auf dem Gebiet der Fanentwicklung in den nationalen und EU-Projekten sollte der Getriebefan in naher Zukunft bis zur „Vorproduktreife“ entwickelt werden. Mit der Entwicklung von neuen Triebwerkskonzepten und der Abschätzung des möglichen Verbesserungspotentials müssen Grundlagen für eine langfristige und ressourcenschonende Mobilitätssicherung im Flugverkehr geschaffen werden.
Der Arbeitsbereich Fan Design kooperiert mit folgenden Partnern:
Veröffentlichungen: