T.J. Uihlein, T. Brendel, W. Eichmann, F. Heutling

Erosionsangriff insbesondere der Verdichterbeschaufelung ist heute von zivilen und militarischen Anwendungen im Mittleren Osten, in Afghanistan oder in Landern mit zunehmender Wustenbildung ein bekanntes Phanomen. Der Metallabtrag an den Profilen von Lauf- und Leitschaufeln kann bei Hubschraubertriebwerken zu einer Limitierung der Laufzeit auf 80 bis 150h und bei zivilen Grostriebwerken zu ersten Shop Visits nach ca. 3.000h im Vergleich zu sonst mehr als 10.000h Laufzeit fuhren. Aber auch nichtfliegendes Gerat wie stationare Gasturbinen, die haufig aus Flugtriebwerken abgeleitet sind, konnen in sand- und salzhaltigen Umgebungen einem massiven Angriff ausgesetzt sein. Die Konsequenzen sind vielfaltiger Art wie vorzeitige Verschrottung der Verdichterbeschaufelung mit Kosten von bis zu 1 Mio. . Fur den vorzeitigen Shop Visit eines Grostriebwerks, enormer logistischer Aufwand fur den Transport der geschadigten Triebwerke und Bereitstellung von Ersatztriebwerken oder evtl. sog. Inflight Shut Downs (Triebwerksabstellungen) bei Bruch der Schaufeln im Einsatz aufgrund reduzierter dynamischer Festigkeit nach Erosion. Neben diesen offensichtlichen Schaden kommt es aber auch durch die geometrischen Veranderung der Verdichterbeschaufelung zu Wirkungsgradeinbusen. Infolgedessen erhoht sich der Treibstoffverbrauch, wird die Belastung der Turbine gesteigert und uber all diese Faktoren letztendlich auch der CO2-Ausstos. Erste Abschatzungen zeigen, dass selbst unter normalen wenig sandbelasteten Bedingungen durch die Veranderung der Schaufelprofile uber lange Zeiten und bei Annahme selbst von geringsten Veranderungen des Treibstoffverbrauchs im Zehntel-Bereich bei Langstreckeneinsatzen von Flugzeugen pro Jahr Tausende Liter von Kraftstoff und hunderte von Tonnen CO2.Ausstos eingespart werden konnen. Um geometrische Veranderung der Schaufelprofile uber lange Zeit zu verhindern wurden in den letzten Jahren bei MTU Multilayerschichten entwickelt, die mittels Gasphasenabscheidung in Schichtdicken von ca. 15 bis 20 µm auf die Beschaufelung aufgetragen werden und aufgrund ihres komplexen Aufbaus mit Nanostrukturierung die vielfaltigen Funktionsanforderungen im Triebwerk erfullen konnen. Die Eigenschaften wurden mittels ausgeklugelter Prufverfahren ermittelt und die Schichten fur erste zivile Anwendungen entwickelt und zum Erosionsschutz zugelassen. Mitte 2010 lagen uber 15.000h positive Flugerfahrung vor und werden kontinuierlich erweitert. Diese Multilayerschichten werden in Zukunft mit dem zunehmenden Einsatz von Hochwertteilen wie Blisken (integrale Verdichterrader) und vor dem Hintergrund des .Emission Trading Systemg ab 2012 und der Vorgabe der EU einer 10%-igen CO2-Reduktion im Luftverkehr eine herausragende Rolle spielen.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.617-622; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

triebwerksverdichter, erosionsschutz, dynamische festigkeit

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2010