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HPCR - Hochdrucker Brennkammer Kühlungsprüfstand

Hochdruck Kühlungsprüfstand . HPCR - Schematischer Aufbau . HPCR - Schnitt durch die Messstrecke

Die Temperaturen in Triebwerksbrennkammern liegen mit bis zu 2500 K weit über den zulässigen Materialtemperaturen der Brennkammerwand. Daher ist eine intensive Kühlung der Brennkammerwand erforderlich, wofür ein erheblicher Anteil der vom Verdichter in das Triebwerk geförderten Luft genutzt wird. Für zukünftige leistungsstärkere effizientere und schadstoffarme Triebwerke muss der Anteil der Kühlluft drastisch verringert werden. Dafür bedarf es fortschrittlicher und neu zu entwickelnder Wand- und Kühlkonzepte.

Neben Simulationsrechnungen sind Experimente bei realistischen Betriebsbedingungen unverzichtbar für das Verständnis der strömungsmechanischen Vorgänge sowie für die Auslegung und Weiterentwicklung von Kühlkonzepten. Zu diesem Zweck wurde ein Kühlungsprüfstand aufgebaut. In der Brennkammer wird bei erhöhten Drücken heißes Abgas erzeugt. In einer nachgeschalteten Messstrecke strömt dieses heiße Abgas über das zu untersuchende Wandelement und stellt so die Wärmebelastung her. Die Abgasströmung weist dabei für Triebwerksbrennkammern typische Geschwindigkeits- und Temperaturverteilungen und -fluktuationen auf. Der Prüfling in der Messstrecke wird mit vorgeheizter Luft gekühlt. Mit einer Infrarot-Kamera wird der Einfluss Betriebsparameter auf die Temperaturverteilung des Wandelements erfasst. Die Ergebnisse werden genutzt, um Korrelationen aus Modellprüfständen, sowie Ergebnisse von Strömungssimulationen zu validieren. Zur Zeit werden verschiedene Kühlkonzepte für metallische und keramische Werkstoffe untersucht.

Technische Daten des Prüfstands:

Druck in der Messstrecke	5 … 20 bar
Globale Heißgastemperatur	1600 … 2100 K
Globale Heißgasgeschwindigkeit	20 … 40 m/s
Kühllufttemperatur der Probe	300 … 750 K
Größe der Probe	80 * 100 mm2

• Optischer Zugang von vier Seiten zur Probe und Heißgaskanal
• Drei Achsen Traversiereinrichtung für optische Messtechniken
• Zusätzlicher Brenner zur Simulation der Strahlungswärmebelastung

Sondermesstechniken:

• 2D Laser Doppler Anemometrie
• Hochgeschwindigkeits-Infrarot-Kamera
• Wärmeflusssensoren
• Dynamische Druckaufnehmer