U. Tapken, T. Lengyel-Kampmann, J. Belz, A. Stürmer, T. Otten

Bei der Integration moderner Triebwerke in zukünftige Flugzeugkonzepte entsteht insbesondere die Anforderung, die Auswirkungen einer ungleichförmigen Anströmung auf den Fan bewerten zu können. Eingesaugte Grenzschichten und Störungen in der Zuströmung wirken sich in einer verminderten aerodynamischen Performance, verstärkten strömungsinduzierten Schaufelschwingungen und der Anregung zusätzlicher Lärmquellen am Fan aus. Im Projekt AGATA3S wird das Verständnis über die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen vertieft sowie die Abhängigkeiten von den charakteristischen Größen der ins Triebwerk einlaufenden Strömung erarbeitet. Hierzu werden realistische Testfälle durch Flugzeugsimulationen abgeleitet und als Vorgaben für umfangreiche multidisziplinäre Messungen an einem realistischen Triebwerksfanmodell genutzt. Zusätzliche Prinzipexperimente und weiterentwickelte Mess-, Analyse- und Vorhersageverfahren unterstützen die Interpretation und Bewertung der Effekte. Abschließendes Ziel ist die Erfassung der Zusammenhänge zwischen der Außenaerodynamik des Flugzeugs und allen am Fan verursachten Effekten, um die Vor- und Nachteile der Grenzschichteinsaugung fachübergreifend für das gewählte Flugzeugkonzept zu bewerten. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Konzeption des Projekts, die entwickelten numerischen Testfälle und Experimente sowie stellt exemplarisch Ergebnisse vor.

Integrating modern engines into future aircraft designs raises the particular challenge of assessing the effects of non-uniform airflow on the fan. Drawn-in boundary layers and disturbances in the inflow result in reduced aerodynamic performance, increased flow-induced blade vibrations, and the excitation of additional noise sources at the fan. The AGATA3S project deepens the understanding of the underlying physical mechanisms and explores the dependencies on the characteristic parameters of the incoming airflow. To this end, realistic test cases are derived through aircraft simulations and used as parameters for extensive multidisciplinary measurements on a realistic engine-fan model. Additional principle experiments and further developed measurement, analysis, and prediction methods support the interpretation and evaluation of the effects. The ultimate goal is to capture the relationships between the aircraft´s external aerodynamics and all effects caused at the fan in order to assess the advantages and disadvantages of boundary layer ingestion across disciplines for the chosen aircraft design. This article provides an overview of the project´s concept, the developed numerical test cases and experiments, and presents exemplary results.

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, 11 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2022111410255978720299

10.25967/570299

Grenzschichteinsaugung, BLI, Einlaufstörung, Triebwerk, Turbofan, Fan-Aerodynamik, Fan-Aeroelastik, Fan-Struktur, Fan-Aeroakustik

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Tapken, U.; Lengyel-Kampmann, T.; et al. (2022): Auswirkung von Grenzschichteinsaugung auf Triebwerkfans: Aerodynamik, Aeroelastik, Strukturmechanik und Akustik - Übersicht über das Projekt AGATA3S. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/570299. urn:nbn:de:101:1-2022111410255978720299.

14.11.2022