Schadensanalyse - RobustTurb



Das in Kooperation mit Rolls-Royce durchgeführte LuFo3-Forschungsproject „RobustTurb" untersuchte die Auswirkung von „in Service" auftretenden Schäden an der Hinterkante des Hochdruckstators (HPT NGVS).

Aufgrund der extremen Temperaturen in Bereich des ersten Stators, welche im Takeoff-Fall bei weitem die Schmelztemperatur der verbauten Materialen überschreiten, kann jede Reduzierung des Kühlluftmassenstromes zu Beschädigung der Hinterkante führen. Ein typisches Schadensbild zeigt Abbildung 1, analog dazu sind die „idealisierten" (geometrisch vereinfachten), bei RobustTurb untersuchten Schäden in Abbildung 2 zu sehen.

   
Abbildung 1: Typisches Schadensbild

Abbildung 2: Geometrisch vereinfachte Schäden

Im Rahmen von stationären Nachlaufmessungen wurde der aerodynamische Einfluss der Beschädigung ermittelt. Nachlauftraversen hinter Stator und Rotor ermöglichten eine detaillierte Untersuchung des Schadens, sowie eine genaue Wirkungsgradanalyse. Abbildung 3 zeigt das Ergebnis von Nachlaufmessungen über 9 Statorteilungen für die Konfiguration mit einem großem dreieckförmigem Schaden im Zentrum.

Abbildung 3: Totaldruck der Strömung zwischen Stator und Rotor im Ringraum
 
 

Abbildung 4: Totaldruckfeld (Detail) über der
Umfangskoordinate und dem Radius aufgetragen

Eine detaillierte Nachlaufkontur, des mit Dreiecksschäden versehenden Stators stellt Abbildung 4 dar.

Sondenmessungen hinter dem Rotor und Drehmomentmessungen der Turbinenwellen belegten den Einfluss des Schadens auf die Rotorumströmung und somit der abgegeben Leistung und des Wirkungsgrads.

Parallel wurde in Zusammenarbeit mit der Abteilung Triebswerksakustik die akustische Detektion des Schadens untersucht. Das Institut für Aeroelastik bewertete, durch instationäre Messungen hervorgerufene Anregungsfrequenzen des Schadens in Bezug auf das Resonanzverhalten des Rotors.


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