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Design and development of a combined intake fan test rig to enable investigations of stable operating ranges

Grubert, Jonas und Brunow, Patrick und Friedrich, Jens und Meillard, Lionel und Schnell, Rainer und Winkelmann, Peter und Ortmanns, Jens (2022) Design and development of a combined intake fan test rig to enable investigations of stable operating ranges. In: International Society of Air Breathing Engines, Proceedings, 2022. 25th ISABE Conference 2022, 2022-09-25 - 2022-09-30, Ottawa, Kanada.

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Kurzfassung

Due to the growing trend of shortening the nacelle of future low fan pressure ratio propulsion systems, the interactions of the intake flow with the fan aerodynamics become increasingly important. In the present paper, the collaborative works of the Institute of Jet Propulsion and Turbomachinery (IFAS), German Aerospace Center (DLR) and Rolls-Royce Deutschland (RRD) towards the development of an Integrated Fan Rig Assembly (INFRa) to investigate the intake fan interactions are presented. The fan and intake module will be tested under variable and highly critical inflow conditions, such as crosswinds and large angles of attack. These conditions are realized within the Propulsion Test Facility (PTF) which is operated by IFAS. In order to analyze the effects of the intake length, two nacelles of different length have been designed and investigated experimentally at the PTF in the isolated configuration, so that the direct influence of the fan will become apparent in the INFRa configuration. Capitalizing its design expertise, DLR was in charge of the dedicated and engine realistic fan stage design, including subsequent manufacturing. Based on top-level design parameters (fan pressure ratio, work coefficient and flow capacity) reflecting the current state-of-the-art in turbofan design, the main focus of the fan design relied on low speed operating conditions, for which crosswind and angle of attack may jeopardize the fan stability. At rig scale, the three-dimensional design of the fan stage was performed under clean inlet flow condition. To comply with the aeromechanical restrictions and constraints of the test facility, the design strategy relied on a multi-disciplinary and multi-objectives optimization approach. During the optimization, the stability limit of the fan stage is maximized by maintaining a satisfying efficiency level. To ensure safe rig operation, further detailed structural analysis including FBO loading, LCF and blade rub in were performed and confirmed the results obtained in the multi-physics optimization. Expecting the measurements by the end of the year, an overview of the instrumentation strategy deployed to validate the fan concept is presented in the paper.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221527/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Design and development of a combined intake fan test rig to enable investigations of stable operating ranges
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grubert, JonasTechnische Universität Braunschweig, IFAS - Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen, Hermann-Blenk-Str. 37, D-38108 BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunow, PatrickTechnische Universität Braunschweig, IFAS - Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen, Hermann-Blenk-Str. 37, D-38108 BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, JensTechnische Universität Braunschweig, IFAS - Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen, Hermann-Blenk-Str. 37, D-38108 BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meillard, LionelLionel.Meillard (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schnell, RainerRainer.Schnell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Winkelmann, PeterPeter.Winkelmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ortmanns, JensRolls-Royce Deutschland Ltd & Co KGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2022
Erschienen in:International Society of Air Breathing Engines, Proceedings, 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Intake-Fan interactions; Stability limit; Multi-disciplinary optimization
Veranstaltungstitel:25th ISABE Conference 2022
Veranstaltungsort:Ottawa, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 September 2022
Veranstaltungsende:30 September 2022
Veranstalter :International Society for Air Breathing Engines
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Köln-Porz , Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Fan- und Verdichter
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Bauteilgestaltung und Fertigungstechnologien
Hinterlegt von: Ebel, Paul-Benjamin
Hinterlegt am:19 Dez 2025 21:08
Letzte Änderung:19 Dez 2025 21:08

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