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Improvement of Oxide/Oxide CMC and Development of Combustor and Turbine Components in the HiPOC Program

Gerendas, Miklos und Cadoret, Yannik und Wilhelmi, Christian und Machry, Thays und Knoche, Ralf und Behrendt, Thomas und Aumeier, Thomas und Denis, Sandrine und Göring, Jürgen und Koch, Dietmar und Tushtev, Kamen (2011) Improvement of Oxide/Oxide CMC and Development of Combustor and Turbine Components in the HiPOC Program. In: Proceedings of ASME Turbo Expo 2011, Seite 45460. ASME Turbo Expo 2011, 06.-10- Juni 2011, Vancouver, Kanada.

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Kurzfassung

Three different oxide/oxide ceramic matrix composite (CMC) materials are described. Design concepts for the attachment of the CMC component to the metal structure of the gas turbine are developed in a first work stream focused on the combustion chamber and the turbine seal segment. Issues like environmental barrier coating (EBC)/thermal barrier coatings (TBC), application and volatilization, allowance for the different thermal expansion and the mechanical fixation are addressed. The design work is accompanied by CFD and FEM simulations. A variation of the microstructural design of the three oxide/oxide CMC materials in terms of different fiber architecture and processing of matrix are considered. Also, mechanical properties of these variations are evaluated. The CMCs are tested in various loading modes (tension, compression, shear, off-axis loading) from room temperature to maximum application temperature. By modification of the matrix and the fiber-matrix interface as well as EBC coatings, the high temperature stability and the insulation performance are enhanced. An outline of the “High Performance Oxide Ceramic“- program HiPOC is given, including manufacturing of a high-pressure tubular combustor and turbine seal segments from the improved materials as technology samples, for which validation testing up to technology readiness level 4.

Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Paper)
Titel:Improvement of Oxide/Oxide CMC and Development of Combustor and Turbine Components in the HiPOC Program
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Gerendas, MiklosRolls-Royce Deutschland
Cadoret, YannikRolls-Royce Deutschland
Wilhelmi, ChristianEADS Innovation Works
Machry, ThaysEADS Innovation Works
Knoche, RalfAstrium Space Transportation
Behrendt, ThomasDLR AT
Aumeier, ThomasDLR AT
Denis, SandrineDLR BK
Göring, JürgenDLR WF
Koch, DietmarUniversität Bremen
Tushtev, KamenUniversität Bremen
Datum:6 Juni 2011
Erschienen in:Proceedings of ASME Turbo Expo 2011
Referierte Publikation:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seite 45460
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gas turbine, oxide/oxide CMC, combustor, turbine seal segment
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2011
Veranstaltungsort:Vancouver, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:06.-10- Juni 2011
Veranstalter :ASME
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebe
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Antriebsforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Brennkammertechnologien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Brennkammer
Hinterlegt von: Dr.-Ing. Thomas Behrendt
Hinterlegt am:25 Jul 2011 08:56
Letzte Änderung:25 Jul 2011 08:56

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