Potentialanalyse von Antriebssystemen mit variablem Kreisprozess im DLR Projekt „Future Fighter Engine (FFE)“

Abstract

Im DLR wird an Technologien für zukünftige wehrtechnische Fluggeräte geforscht, mit dem Ziel die Entwurfs-, Auslegungs- und Bewertungsfähigkeiten auszubauen. Im Rahmen des DLR-Projektes DIABOLO wird ein Modell eines militärischen Überschallflugzeugs (Future Fighter Demonstrator, FFD) erstellt, analysiert und bewertet. Dabei kommt dem Triebwerk eine besondere Bedeutung zu, da es als Subsystem entscheidend verantwortlich für Flugleistung, Überlebensfähigkeit, Reichweite und nicht zuletzt die Kostenentwicklung ist. Daher wurde vom DLR ein eigenes Forschungsprojekt "Future Fighter Engine (FFE)" gestartet, um die triebwerksspezifische Forschung in diesem Kontext zu bündeln. Im Projekt FFE werden potentiell geeignete Triebwerks-Technologien interdisziplinär erarbeitet und analysiert. Hierzu sind neben Fachleuten für die einzelnen Triebwerkskomponenten auch Wissenschaftler aus dem Bereich Struktur und Werkstoffe in das Projekt eingebunden. Besonderes Potential versprechen Triebwerke mit variablem Kreisprozess (engl. Variable Cycle Engines - VCE). Bei dieser Technologie werden aktiv verstellbare Triebwerkskomponenten dazu verwendet, gezielt den thermodynamischen Kreisprozess während des Betriebs zu beeinflussen. In diesem Vortrag werden unterschiedliche VCE-Architekturen vorgestellt, die individuelle Vor- und Nachteile gegenüber einer konventionellen Triebwerkslösung aufweisen. Der Fokus liegt hierbei auf VCE-Konzepten mit doppeltem Nebenstrom ("double bypass"), da diese für die Anforderung des FFD ein besonders hohes Verbesserungspotential gegenüber konventionellen Triebwerkskonzepten versprechen. Durch die Möglichkeit einen zweiten Nebenstromkanal bei Bedarf zu öffnen lässt sich der spezifische Schub des Triebwerks beeinflussen. Abhängig von der Flugphase kann so entweder der Schub gesteigert oder die Effizienz des Triebwerks erhöht werden. Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, den Luftdurchsatz durch das Triebwerk schubunabhängig zu regulieren. Hierdurch kann der Flugzeugwiderstand an Einlauf und Düse stark verringert werden.