M. Nauroz

In der vorliegenden Studie wird das Potenzial von mehreren geometrisch variablen Triebwerkskomponenten zur gezielten Beeinflussung des Kreisprozesses ermittelt. Hierzu werden die Variabilitäten thermodynamisch für die Leistungssynthese modelliert und die Einflüsse auf den Kreisprozess analysiert. Für eine agile und hoch gepfeilte Flugzeugkonfiguration werden zunächst die besonderen Anforderungen an den Antrieb beschrieben und die bei der Kreisprozessauslegung berücksichtigten Restriktionen hervorgehoben. Mittels einer Mehrkriterienoptimierung wird zunächst ein optimales gemischtes Turbofantriebwerk ohne geometrisch variable Komponenten für den Anwendungsfall ausgelegt. Dieses konventionelle Triebwerksmodell dient für die nachfolgenden Analysen als Referenz. Für die Flugzeugkonfiguration erfolgt anschließend die Kreisprozessauslegung und -optimierung eines "Variable Cycle Engine" - Konzepts. Als Methodik wird die Leistungssynthese zur Simulation des Gesamttriebwerks genutzt. Als Basis für die hier durchgeführten Analysen dient das im Institut für Antriebstechnik entwickelte Leistungssynthese-Programm GTlab-Performance, das zur thermodynamischen Simulation von verschiedenen Gasturbinenkonzepten eingesetzt wird. Um die optimalen Einstellungen der einzelnen Variabilitäten für die jeweilige Flugphase und für einen maximalen Nutzen zu finden, wird ein numerischer Optimierungsalgorithmus genutzt.

"This study investigates the potential of multiple geometrically variable engine components for targeted manipulation of the thermodynamic cycle. To this end, the variabilities are thermodynamically modeled for power synthesis, and their effects on the cycle are analyzed. For an agile, high-sweep aircraft configuration, the specific propulsion requirements are first described, and the restrictions considered during the thermodynamic cycle design are highlighted. Using multi-criteria optimization, an optimal hybrid turbofan engine without geometrically variable components is initially designed for this application. This conventional engine model serves as a reference for the subsequent analyses. For the aircraft configuration, the thermodynamic cycle design and optimization of a "Variable Cycle Engine" concept is then carried out. Power synthesis is used as the methodology for simulating the complete engine. The GTlab-Performance power synthesis program, developed at the Institute for Propulsion Technology and used for the thermodynamic simulation of various gas turbine concepts, serves as the basis for the analyses performed here. To find the optimal settings for each variability for the respective flight phase and for maximum benefit, a numerical optimization algorithm is used."

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2015, Rostock

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2015

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201512188144

Kreisprozessauslegung, variable cycle engine

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18.12.2015