Ringgitterprüfstand Göttingen (RPG)

Die Entwicklung und Optimierung neuer Schaufelprofile für effizientere Flugzeugtriebwerke und Stromerzeugungsturbinen erfordert eine umfassende Untersuchung aeroelastischer Phänomene wie Flattern und aerodynamisch induzierte Schaufelschwingungen. Neben simulationsbasierten Methoden sind experimentelle Untersuchungen von entscheidender Bedeutung, um unser Verständnis dieser Phänomene zu vertiefen und die entsprechenden theoretischen und numerischen Verfahren zu validieren.

Mit der zunehmenden Belastung der Schaufelprofile werden aeroelastische Probleme immer wichtiger. Diese betreffen heutzutage nicht nur Fans und Verdichter in Flugzeugtriebwerken, sondern auch Turbinen in stationären Gas- und Dampfkraftwerken.

Mit dem Ringgitterprüfstand Göttingen (RPG) steht dem DLR eine neue Messanlage zur Verfügung, mit der aeroelastische Eigenschaften neuer Schaufelprofile getestet und wichtige Besonderheiten der stationären Strömung (zum Beispiel Stoßpositionen) sowie deren Einfluss auf das aeroelastische Verhalten erforscht werden. Auch können Konfigurationen gemessen werden, die als Validierungsdaten zur Entwicklung numerischer Methoden unerlässlich sind. Darüber hinaus ermöglicht die Anlage aufgrund ihrer guten Zugänglichkeit die Entwicklung und Qualifizierung neuartiger Messverfahren (zum Beispiel optische Messverfahren).

Alleinstellungsmerkmal: einfach instrumentierbar und nah an der Realität

Üblicherweise gibt es zwei Ansätze für aerodynamische und aeroelastische Tests von Schaufelprofilen: "Aufgerollte" lineare Gitter, die einfach zu instrumentieren und zu beobachten sind, denen aber die Wiederholung des Strömungsverhaltens zwischen den einzelnen Schaufelkanälen fehlt, oder ringförmige rotierende Gitter und Messanlagen. Letztere simulieren realistische Strömungsbedingungen, erschweren aber aufgrund ihrer Komplexität die Messungen und die Instrumentierung der Schaufeln.

Der Ringgitterprüfstand Göttingen vereint die Vorteile beider oben genannter Ansätze und ist somit weltweit einzigartig: Die nicht rotierende Ringgitter-Anordnung ermöglicht den Einsatz umfangreicher Sensoren und Instrumentierung, ohne die Komplikationen, die normalerweise mit rotierenden Systemen verbunden sind. Realistische Anströmbedingungen in der axialen Messstrecke werden durch einen Vordrall sichergestellt, der in der radialen Düse durch Leitschaufeln am Einlass des Prüfstands erzeugt wird. Darüber hinaus können in der Testanlage kontrollierte Schaufelschwingungen erzeugt und die daraus resultierenden instationären Druckverteilungen gemessen werden.  Diese geben Aufschluss über die aerodynamische Stabilität und die Flattereigenschaften der Schaufeln.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Lorenz Tichy

Institutsdirektor
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstr. 10, 37073 Göttingen

Dr.-Ing. Virginie Chenaux

Gruppenleitung Aeroelastik der Turbomaschinen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstraße 10, 37073 Göttingen

Volker Speelmann

Leitung Forschungsinfrastrukturen
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Vorstandsbereich Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen
Linder Höhe, 51147 Köln