Brennkammervorauslegung



Die Brennkammervorauslegung mit dem Programm ComDAT (Combustor pre-Design and Analysis Tool) liefert innerhalb kurzer Zeit und auf Grundlage weniger Eingangsparameter einen realistischen Entwurf für das Brennkammer-Design. Dieser Entwurf beinhaltet die Geometrie der Brennkammer, die Luftaufteilung, die Wandwerkstoffe sowie die Auslegung der Kühlung der Brennkammerwände. Die Aufgabe ist, zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Entwicklung neuer Triebwerke und Triebwerkskonzepte die kritischen Anforderungen an die Brennkammerauslegung zu identifizieren, Brennkammertechnologien zu bewerten und neue Forschungs- und Entwicklungsbedarfe aufzuzeigen. ComDAT wird sowohl im Rahmen vor Vorauslegungs-Studien für Brennkammern als auch innerhalb einer Vorauslegungs-Prozesskette für das gesamte Triebwerk eingesetzt.

Zentrale Eingangsdaten sind der Luftmassenstrom, Drücke und Temperaturen sowie der Radius am Brennkammereintritt und –austritt. Darüber hinaus können Startwerte für das Kühlkonzept und die Wandmaterialien gesetzt werden. Die Berechnungen können sowohl für konventionelle Brennkammertechnologie als auch für neuartige Magerbrennkammern durchgeführt werden. Die Brennkammervorauslegung setzt sich aus den folgenden Einzelschritten zusammen:

  • Bestimmung des erforderlichen Brennkammervolumens
  • Auslegung der Brennkammerkontur unter Einhaltung geometrischer Randbedingungen (Minimierung der zu kühlenden Oberfläche)
  • Auslegung des Kühlkonzepts der Brennkammer (Minimierung des Kühlluftverbrauchs bei gleichzeitiger Einhaltung der Einsatzgrenzen der verwendeten Werkstoffe). Zur qualitativen Minimierung der Schadstoffemissionen werden die Luftaufteilung und damit die zonale Temperaturverteilung in der Brennkammer kontrolliert.
  • Für Magerbrennkammern wird das Stufungskonzept der pilotierten Brenner mit dem Ziel optimiert, die Schadstoffemissionen zu senken und den erforderlichen Regelbereich abzubilden.
Schnitt durch eine filmgekühlte konventionelle Brennkammer

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