N. Herter, A. Hupfer

Ein Forschungsschwerpunkt am Institut für Aeronautical Engineering an der UniBw M liegt in der Untersuchung der Spaltwirkung sowie Spalthaltung in Flugtriebwerken. Vor allem für aerodynamisch hochbelastete Komponenten sind kleinstmögliche Spalte zwischen rotierenden und feststehenden Bauteilen zwingend notwendig, um die geforderte Effizienz, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Betriebsdynamik zu erreichen. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Relevanz elektrisch angetriebener Fantriebwerke ist diese Problemstellung hauptsächlich zwischen den Schaufelspitzen und dem Gehäuse zu finden. Eine besondere Herausforderung ist dabei eine aktive Spalthaltung bzw. -kontrolle. Durch die Integration innovativer und funktionaler Bauweisen ist es möglich mittels axial aufgebrachter Kräfte den Gehäusedurchmesser und damit den Spalt statisch und dynamisch zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Implementierung und Anwendung der hierfür zum Einsatz kommenden auxetischer Strukturen wurde bereits in Platten vielfach untersucht. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird im ersten Schritt das Verhalten einer kreisförmig angeordneten zellulären auxetischen Struktur mittels FEM analysiert. Die Orientierung erfolgt derart, dass durch eine axial wirkende Kraft auf die Struktur der Durchmesser verändert werden kann. Durch die Identifikation und Variation der relevanten Parameter gelingt es eine Vorhersage des Verhaltens zu treffen. Im Anschließenden wird mit diesen Ergebnissen die Möglichkeit der aktiven Spalthaltung an einem elektrischen Fantriebwerk vorgestellt.

A key research focus at the Institute of Aeronautical Engineering at UniBw M is the investigation of gap effects and gap control in aircraft engines. Especially for aerodynamically highly stressed components, the smallest possible gaps between rotating and stationary parts are essential to achieve the required efficiency, safety, reliability, and operational dynamics. Given the increasing relevance of electrically driven aircraft engines, this problem is primarily found between the blade tips and the casing. Active gap control presents a particular challenge. By integrating innovative and functional designs, it is possible to statically and dynamically increase or decrease the casing diameter, and thus the gap, using axially applied forces. The implementation and application of the auxetic structures used for this purpose have already been extensively investigated in plates. This publication begins by analyzing the behavior of a circularly arranged cellular auxetic structure using finite element method (FEM). The structure is oriented such that its diameter can be changed by an axially acting force. By identifying and varying the relevant parameters, it is possible to predict the behavior. Based on these results, the possibility of actively maintaining the gap on an electric drive unit is then presented.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2022, Dresden

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2022

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2022112515135814365674

10.25967/570292

Spalthaltung, Elektrisches Fantriebwerk

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Herter, N.; Hupfer, A. (2022): Anwendung einer innovativen Spalthaltungsmassnahme an einem elektrischen Fantriebwerk. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/570292. urn:nbn:de:101:1-2022112515135814365674.

25.11.2022