Schadensfallanalyse in Flugzeugtriebwerken für Strukturuntersuchungen (Bachelorarbeit)

Abstract

In der kommerziellen Luftfahrt hat sich im letzten Jahrzehnt das Geschäftsmodell zwischen Triebwerksherstellern und den Fluggesellschaften stark verändert: Statt des Verkaufs und der Wartung von Triebwerken stehen nun leistungsbasierte Verträge im Fokus. Diese Verträge ermöglichen es den Fluggesellschaften, die Nutzungszeiten der Triebwerke zu mieten, während die Hersteller die Wartungskosten tragen und eine kontinuierliche Zustandsüberwachung der Triebwerke anbieten. Dadurch sind Triebwerkshersteller dazu angehalten, zuverlässige und qualitativ hochwertige Produkte zu liefern sowie effektive und nachhaltige Instandhaltungsmaßnahmen bereitzustellen. Um diese Instandhaltungen effektiv und nachhaltig zu gestalten, werden ausgereifte Wartungsstrategien benötigt, die auf einer genauen Zustandsüberwachungen und präzisen Vorhersagemodellen basieren. Im Rahmen des internen Forschungsprojektes „PREDICT“, das Anfang 2025 am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR e.V.) gestartet wurde, ist das Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie (BT) in Stuttgart mit Arbeiten zur Modellierung von geschädigter Triebwerkskomponenten und der Implementierung der Strukturbewertungen an diesem Projekt beteiligt. Ziel ist die Entwicklung von Methoden zur Zustandsüberwachung und Prognose von Flugzeugtriebwerken sowie deren Integration in Lebenszyklusmodelle. Diese Arbeit leistet einen vorbereitenden Beitrag zum Projekt, indem typische kontinuierliche Schadensereignisse an Bauteilen im Gas-Pfad von Turbofan-Triebwerken untersucht werden, die durch aerodynamische Veränderungen die Effizienz des Teil- und Gesamtsystems beeinflussen. Die Schäden werden zusätzlich hinsichtlich ihrer Charakteristik, Ursachen und Wartungsmaßnahmen analysiert, und ihre Auswirkungen auf die primären Triebwerksparameter tabellarisch dargestellt. Anhand definierter Bewertungskriterien wird ein repräsentatives Schadensbild ausgewählt, das als Grundlage für weitere Forschungsarbeiten des DLR BT im Rahmen des Projekts dient. Die Erfüllung der definierten Bewertungskriterien für das Forschungsprojekt wird ebenfalls tabellarische zusammengefasst. Auf Basis der Untersuchung und Bewertung von Schadensereignissen wurde Erosion als das repräsentative Schadensbild für das Forschungsprojekt ausgewählt. Die Analyse zeigte, dass Erosion langfristig zu signifikanten Effizienzverlusten, strukturellen Veränderungen sowie erhöhten Betriebskosten für Fluggesellschaften und Reparaturkosten für Triebwerkshersteller führt. Fouling wurde ebenfalls als mögliche Auswahl betrachtet, jedoch fiel die Entscheidung aufgrund bestehender effektiver Wartungsmaßnahmen gegen Fouling sowie der schwerwiegenderen sekundären Effekte von Erosion zugunsten der Erosion aus.