Untersuchung der Einflüsse von geometrisch variablen Komponenten in Fluggasturbinen und ihr Potenzial zur gezielten Verbesserung des Kreisprozesses

Abstract

Die Anforderungen an zukünftige Fluggasturbinen nehmen stetig zu, insbesondere hinsichtlich Treibstoffverbrauch, Leistungsdichte, Betriebssicherheit und Umweltverträglichkeit. Da Flugtriebwerke in einem breiten Betriebsbereich von unterschiedlichen Flughöhen, Flugmachzahlen und Leistungseinstellungen betrieben werden, ist ein der effiziente Betrieb der Maschine über einen sehr weiten Arbeitsbereich ein wichtiges Entwicklungskriterium. Hierfür spielt das Verhalten des Triebwerks außerhalb des Auslegungszustands, im sogenannten Off-Design eine wichtige Rolle. In der vorliegenden Arbeit wird das Potenzial von mehreren geometrisch variablen Triebwerkskomponenten zur gezielten Beeinflussung des Kreisprozesses ermittelt. Hierzu werden diese Variabilitäten thermodynamisch für die Leistungssynthese modelliert und die Einflüsse auf den Kreisprozess analysiert. Die Methodik wird angewandt, um erstmalig systematisch das Potenzial von „Variable Cycle Engine“-Konzepten für die Unterschallanwendung zu ermitteln. Als generische Anwendungsfälle werden eine agile und hoch gepfeilte UAV-Flugzeugkonfiguration sowie ein schnelles Geschäftsreiseflugzeug betrachtet.