Turbinenteststand kommt auf Touren

Grundlage für eine neue Generation umweltfreundlicher Flugzeuge sind ihre Antriebe. Turbinen, die das leisten sollen, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) jetzt erfolgreich am Standort Göttingen untersucht.

In einem neuen Versuchsstand konnte erstmals das Zusammenspiel von Brennkammer und Turbine unter realistischen Bedingungen getestet werden. Die Versuche fanden im Rahmen des EU-Projektes FACTOR (Full Aerothermal Combustor-Turbine interactiOns Research) statt, das einen bedeutenden Erkenntnisgewinn für die Auslegung von Flugzeugturbinen anstrebt. Turbinen sind das Kernstück von Flugzeugtriebwerken. Wenn es gelingt, ihr Design zu verbessern, verbessern sich damit auch die Eigenschaften der Triebwerke entscheidend.

Kühlung, Umströmung und Luftgemisch

Das Projekt FACTOR untersucht das komplexe Zusammenspiel zwischen der Kühlung, der Umströmung und der Vermischung der Luft innerhalb von Flugzeugturbinen. Ziel ist es, insbesondere den Einfluss der real bis zu 1.700 Grad Celsius heißen Brennkammerausströmung auf die Funktion der Turbine zu untersuchen und besser zu verstehen.

Dazu wurden unter erträglicheren Temperaturen und Drücken im Prüfstand hochgenaue Messverfahren angewandt, die für den Einsatz in einem realen Triebwerk nicht geeignet sind. Im Ergebnis sollen nicht nur Treibstoffverbrauch, Schadstoffausstoß, Wartungskosten der  Turbinenteile verringert sondern auch die Lebensdauer der Teile verlängert werden.

Heiße Gase und turbulente Strömung

Die Schnittstelle von Brennkammer und Turbine stellt die Triebwerkshersteller vor große Herausforderungen: Neben den sehr heißen Gasen treten dort auch extrem turbulente Luftströmungen auf. Diese Komponenten konnten bislang nur getrennt, jedoch nicht gemeinsam, realistisch untersucht werden. Dies ist aber mit der neuen Anlage “Next-Generation Turbine (NG-Turb)” im DLR Göttingen möglich, in der die Versuche durchgeführt wurden.

Die Innovation in FACTOR auf dem NG-Turb liegt dabei in der Verwendung eines Brennkammersimulators in der Zuströmung der Turbine einerseits, kombiniert mit verschiedenen pneumatischen und optischen Messtechniken unter Verwendung von Laser- und Infrarotlicht andererseits.

Der Turbinenprüfstand NG-Turb zählt zu den international leistungsstärksten Testeinrichtungen für Flugzeugturbinen. Der Prüfstand ist in der Lage, die Turbinen moderner Flugzeuge vom Geschäftsflieger bis zum A380-Großflugzeug detailgenau zu untersuchen. Ziel ist die Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Flugzeugtriebwerke.

Tauglich für Kraftwerksturbinen

Aber auch Turbinen von Kraftwerken können erforscht werden. Ausgezeichnet wird der Prüfstand unter anderem durch die Luftmenge, die durch die Turbine strömen kann, der sogenannte Massen- oder Volumenstrom. Dieser fällt mit bis zu 10 kg/s sehr hoch aus und nimmt damit weltweit eine Spitzenposition ein. Zudem ist das Druckverhältnis der zugehörigen Verdichterstation höher als in fast allen vergleichbaren modernen Anlagen. Zu den am EU-Projekt FACTOR beteiligten Partnern zählen unter anderem Rolls-Royce, Siemens, MTU, ONERA, GE-Avio sowie die Universitäten Oxford und Cambridge.

Auf den Bildern

• Messstrecke im Turbinenprüfstand: Die Versuche fanden im Rahmen des EU-Projektes FACTOR (Full Aerothermal Combustor-Turbine interactiOns Research) statt, das einen bedeutenden Erkenntnisgewinn für die Auslegung von Flugzeugturbinen anstrebt. Turbinen sind das Kernstück von Flugzeugtriebwerken. Wenn es gelingt, ihr Design zu verbessern, verbessern sich damit auch die Eigenschaften der Triebwerke entscheidend.
• Blick in den Turbinenprüfstand: Die Schnittstelle von Brennkammer und Turbine stellt die Triebwerkshersteller vor große Herausforderungen: Neben den sehr heißen Gasen treten dort auch extrem turbulente Luftströmungen auf. Diese Komponenten konnten bislang nur getrennt, jedoch nicht gemeinsam, realistisch untersucht werden. Dies ist aber mit der neuen Anlage “Next-Generation Turbine (NG-Turb)” im DLR Göttingen möglich, in der die Versuche durchgeführt wurden.
• Turbinenprüfstand: Die Grundlagen für eine neue Generation umweltfreundlicher Flugzeugturbinen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfolgreich am Standort Göttingen untersucht. In einem neuen Versuchsstand konnte erstmals das Zusammenspiel von Brennkammer und Turbine unter realistischen Bedingungen getestet werden.
• Turbinenprüfstand im Überblick: Der neue Turbinenprüfstand NG-Turb.

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