Forschungsverbund InterTurb Interaktion Brennkammer – Turbine LuFo IV – 3. Call FKZ 20T0905B Forschungs- und Technologievorhaben Antriebe Schlussbericht

Abstract

Innerhalb des Verbundvorhabens InterTurb wurde eine zweistufige Hochdruckturbine aerodynamisch ausgelegt. Zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades der Hochdruckturbine wurden bei der Auslegung der Turbine Optimierungsverfahren eingesetzt und dabei geometrische Details wie die Profilierung der Seitenwände oder die Gestaltung der Schaufelspitzen berücksichtigt. Durch die Durchführung der Optimierungsarbeiten beim DLR und dem Kooperationspartner Rolls-Royce Deutschland (RRD) konnte der Wirkungsgrad gegenüber der Ausgangskonfiguration signifikant gesteigert werden. Innerhalb des Vorhabens wurden die Voraussetzungen geschaffen die Hochdruckturbine experimentell zu untersuchen. Dafür wurde ausgehend von der aerodynamisch ausgelegten Turbine ein Versuchsträger konstruiert, der den vielfältigen und komplexen Anforderungen gerecht wird. Beispielhaft seien hier die hohen Eintrittstemperaturen im Betrieb, die hohe Anzahl von Messstellen (>1000) und die Möglichkeit der Verdrehung der Brennkammer- und Statorringe angeführt. Neben der gleichförmigen Zuströmung wurde ein Brennkammersimulator von Rolls-Royce Deutschland ausgelegt und durch das DLR konstruiert und gefertigt, um den Einfluss einer realistischeren Zuströmung zu untersuchen. Die konstruierte Turbine wurde anschließend gefertigt. Hier ist besonders der Einsatz eines Laserschmelzverfahrens für die gekühlten Schaufeln hervorzuheben. Dadurch wurde es möglich die Kühlkanäle innerhalb der Schaufeln ähnlich einer Turbine für das fliegende Triebwerk frei von Fertigungsrestriktionen zu gestalten. In der Vormontage wurden Instrumentierungs- und Versorgungsleitungen eingebracht und Leckagepfade verschlossen. Innerhalb des Vorhabens und beim parallelen Aufbau des Prüfstandes NG-Turb haben die Komplexität und die hohen technischen Anforderungen zu Verzögerungen geführt, wodurch die experimentelle Untersuchung innerhalb des Vorhabens nicht durchgeführt werden konnte. Dies soll in folgenden Vorhaben geschehen.