F. Kern, S. Bindl, S. Brehm, R. Niehuis

Um mit einem Turboverdichter maximale Druckverhältnisse und Wirkungsgrade zu erzielen ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, kann aktive Verdichterstabilisierung zum Einsatz kommen. Lufteinblasung im Schaufelspitzenbereich hat sich dafür als wirksame Stabilisierungsmaßnahme erwiesen und wird am Institut für Strahlantriebe seit vielen Jahren erforscht. Auf Basis der gesammelten Erfahrung wurde eine zweite Baureihe der am Triebwerk Larzac 04 installierten Einblasevorrichtung entwickelt. Dazu mussten zunächst die Anforderungen an das Gesamtsystem geklärt und der zu Verfügung stehende Bauraum analysiert werden. Anschließend erfolgte die Erarbeitung und Bewertung verschiedener Konzepte für den Ejektor, mit Hilfe dessen der Einblasemassenstrom gesteigert wird. Das gewählte Konzept einer ringförmigen Ejektordüse stellte besondere Anforderungen an die Zuführung der Luft, wofür wiederum verschiedene technische Lösungen erarbeitet und bewertet wurden. Anschließend wurde ein besonderes Augenmerk auf die aktive Stabilisierung gerichtet. Sehr kurze Vorwarnzeiten erfordern ein hochdynamisches Ventil, welches in möglichst geringen Abstand zum Verdichter positioniert werden muss. Da auf dem Markt erhältliche Ventile für diese Anwendung nicht in Frage kommen, wurde eine eigene Lösung entwickelt. Hierbei stand die Auswahl der Aktuatoren im Mittelpunkt, um die besonderen Anforderungen an die Dynamik des Systems zu erfüllen. Aus den entwickelten Lösungen wurde anschließend ein umfassendes CAD-Modell erarbeitet. Während der gesamten Konstruktionsphase genoss die Betriebssicherheit höchste Priorität. In diesem Zusammenhang wurden auch die Betriebspunkte ermittelt, bei denen eine Schwingungsanregung des Verdichters mit Resonanzfrequenz möglich wäre. Mit Hilfe der erarbeitenden Ergebnisse wird es möglich sein die Versuche zur aktiven Stabilisierung am Flugtriebwerk Larzac 04 weiter voranzubringen. Insbesondere die Nutzung des Ejektoreffekts und die verbesserte aerodynamische Ausgestaltung lassen höhere Massenströme bei geringerem Aufwand und reduzierten Verlusten erwarten.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2014, Augsburg

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:101:1-2015061215714

Lufteinblasung, Verdichterstabilisierung

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12.06.2015