Hochdruck-Brennkammer-Prüfstand 1

Der Verbrennungsprüfstand ist ein vollständig optisch zugänglicher Prüfstand zur Untersuchung von Brennkammern und Brennern für Flugtriebwerke und stationäre Gasturbinen. Der Prüfstand bildet dabei die Versorgungs- und Betriebsumgebung für verschiedene Messstrecken zur Untersuchung unterschiedlicher Brennkammerkonzepte wie Mager- und RQL-Brennkammern unter realistischen Betriebsbedingungen.

Der Hochdruck-Brennkammer-Prüfstand 1 (HBK1) bildet die Versorgungs- und Betriebsumgebung für verschiedene Messstrecken. Diese sind so ausgelegt, dass Gasturbinenbrenner in Originalgröße unter realistischen Betriebsbedingungen untersuchen zu können. So wird der HBK1 sowohl mit Einzelbrenner-Brennkammern, als auch mit Mehr-Brenner Sektoren betrieben. Alle Brennkammern weisen dabei nicht nur eine geometrische Ähnlichkeit zur originalen Betriebsumgebung auf, sondern auch die Aufteilungen an Kühl- Misch- und Sekundärluft analog zur Triebwerksbrennkammer. 

Darüber hinaus sind die Brennkammern vollständig optisch zugänglich. Dadurch ist es möglich, die Vorgänge und Wechselwirkungen in allen Zonen und Bereichen der Brennkammer mit optischer Messtechnik zu erfassen, ohne das reagierende Strömungsfeld zu beeinflussen.

Durch die Möglichkeit, im HBK1 sowohl alle Luft- und Brennstoffmassenströme, als auch den Druck unabhängig voneinander regeln zu können, kann ein weites, umfassendes Betriebsfeld inklusive off-design Punkten abgedeckt und angesteuert werden. Neue technische Innovationen zur Minderung der Schadstoffbelastung in der Luftfahrt können im HBK1 sehr schnell in einer Technology Readiness Level (TRL)-4 Umgebung untersucht werden. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz von modular aufgebauten Brennkammern, die mittels Laser-Schmelzverfahren (SLM) hergestellt werden.

Eigenschaften des Prüfstands

Technology Readiness Level 4

Volle optische Zugänglichkeit in allen Brennkammerzonen

Untersuchung anwendungsnaher Verbrennungssysteme bei realistischen Betriebsbedingungen

Betrieb von Einzelbrenner- und Multisektorbrennkammern

Einsatz von Laser Schmelzverfahren-gefertigten Brennkammern und Brennern

Flüssige- und gasförmige Brennstoffe inklusive Wasserstoff

Variable Aufteilung der vorgewärmten Luft

Forschungsthemen

Kraftstoffaufbereitung, Zerstäubung, Verdampfung, Dispersion

Pilot/Hauptbrenner-Wechselwirkung, Strömungsfeld, Stabilisierung, Wärmefreisetzung

Schadstoffbildung und Rußproduktion

Einmischung von Sekundär- und Mischluft

Brenner-Brenner-Interaktionen

Untersuchung der Brennkammeraustrittsparameter (= Turbineneintritt)

Ausbrand

Thermoakustische Stabilität

Messtechnik

Particle Image Velocimetry (PIV)

Laser-Doppler-Anemometrie (LDA)

Phase-Doppler-Anemometrie (PDA)

Kerosin-LIF

Mie-Streuung

Laser-induzierte Incandeszenz (LII)

Technische Daten

  

Statischer Druck

25 bar

Vorwärmtemperatur der Druckluft

bis 900 K

Luftmassenstrom

bis 4,5 kg/s vorgewärmt

bis 10 kg/s vorgewärmte- und Kühlluft gesamt

Brennstoffe flüssig

Kersoin, SAF

Brennstoffe gasförmig

Wasserstoff, Methan