Beiträge zum Triebwerksentwurf einer agilen und hoch gepfeilten Nurflügelkonfiguration

Kurzfassung

In der vorliegenden Studie werden ausgewählte Aspekte der Triebwerksvorauslegung für eine hoch gefeilte Nurflügelkonfiguration mit militärischer Anwendung vorgestellt. Diese umfassen eine Auslegung des thermodynamischen Kreisprozesses, eine automatisierte Optimierung der Einlaufgeometrie sowie eine Potenzialabschätzung zu Triebwerken mit variablen Komponentengeometrien. Zunächst wird der thermodynamische Entwurf eines konventionellen Turbofantriebwerks vorgestellt, das die Anforderungen der Nurflügelkonfiguration erfüllen soll. Neben den aus dem Missionsprofil abgeleiteten Schubanforderungen dimensionieren weitere Nebenbedingungen, wie maximaler Treibstoffverbrauch, verfügbarer Einbauraum sowie aerodynamische und strukturmechanische Grenzen das Modell im Zuge des Vorentwurfs. Im nächsten Arbeitsschritt werden die ermittelten Triebwerksdaten als Randbedingung für die Strömungssimulation des Triebwerkseinlaufs verwendet. Diese ist Teil einer Optimierungsprozesskette zur Ermittlung einer Einlaufgeometrie mit möglichst geringem Totaldruckverlust und geringer Sichtbarkeit der Triebwerkseintrittsebene. In einem letzten Schritt wird das Triebwerksmodell im Zuge einer Potenzialstudie mit ausgewählten, geometrisch variablen Triebwerkskomponenten ausgestattet, um den Kreisprozess gezielt zu beeinflussen. Ziel dieser Modifikation ist das Erzeugen eines gewünschten Triebwerksverhaltens für unterschiedliche Missionsphasen. Mit Hilfe eines numerischen Optimierungsverfahrens werden diese Einstellungen ermittelt.