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Atmospheric testing of hydrogen fuel injectors for RQL combustion within the Rolls-Royce Pearl 15 hydrogen demonstrator engine program

Berger, Johannes und Behrendt, Thomas und Eisenring, Sebastian und Janus, Bertram und Clemen, Carsten (2026) Atmospheric testing of hydrogen fuel injectors for RQL combustion within the Rolls-Royce Pearl 15 hydrogen demonstrator engine program. CEAS Aeronautical Journal. Springer. doi: 10.1007/s13272-026-00959-x. ISSN 1869-5590.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13272-026-00959-x

Kurzfassung

Five swirl stabilized hydrogen injectors for aviation propulsion rich-quench-lean combustion were provided by Rolls-Royce Deutschland to the DLR Institute of Propulsion Technology. The injectors are tested at atmospheric pressure and combustor-like test conditions. Cameras in the infrared and ultraviolet wavelengths are applied to record water-vapor and OH* radiation respectively. The images are averaged, deconvoluted and overlaid. All injectors are found to stabilize at lean and rich test conditions. Flame stabilization was observed in the shear layer of the inner recirculation zone and, in some cases, in the shear layer of the outer recirculation. In variant 1 and 2, the fuel is introduced within two air flows and interacts with both. Fast mixing of air and fuel was the design objective. Variant 3–5 are designed to achieve locally fuel rich and thus colder regions. Variant 3 is designed for centrally injected low velocity fuel and produces a V-shaped flame. Variant 4 and 5 also feature a central fuel injection, but with a radial velocity component. Fuel and air mix more intense than in V3 and distinct combustion brushes form. Variant 2 and 5 are shown with a shortened seal which eliminates flame anchoring on the seal, but also removed the flow widening effect. Based on the experimental results, it is concluded that hydrogen flames stabilize well in a kerosene-derived swirl injector with high blow-off resilience. The objective of good mixing for variant 1 and 2 was achieved, likewise locally fuel rich regions created for variant 3 - 5.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223562/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL. The research leading to these results has received funding from the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action (BMWK) in the framework of the LuFo project WOTAN under the grant agreement numbers (FKZ) 20M2104A (RRD) and 20M2104B (DLR). FKZ-20M2104B was used to finance changes to the test rig infrastructure related to the experiments, while FKZ-20M2104A was used for financing the experiments.
Titel:Atmospheric testing of hydrogen fuel injectors for RQL combustion within the Rolls-Royce Pearl 15 hydrogen demonstrator engine program
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Berger, Johannesjohannes.berger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0872-3743209946510
Behrendt, ThomasThomas.Behrendt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4154-3277NICHT SPEZIFIZIERT
Eisenring, Sebastiansebastian.eisenring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Janus, BertramBertram.Janus (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clemen, CarstenRolls-Royce Deutschland Ltd & Co KGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 März 2026
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s13272-026-00959-x
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Fischer, MarkusMarkus.Fischer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dieball, AndreaAndrea.Dieball (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hillenherms, CorneliaCornelia.Hillenherms (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-9069-6538209946511
Kreikemeier, JankoJanko.Kreikemeier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3898-7344209946513
Beaumier, P.ONERA, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bernelli, FrancoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gaudenzi, PauloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schade, BrittaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
Name der Reihe:Springer Nature Link
ISSN:1869-5590
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Jet Engine; Hydrogen Combustion; Hydrogen burner; Rich-Quench-Lean (RQL); Swirl-Stabilozed; Rich Combustion; H2O-Imaging; OH*-Chemiluminescence
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 - Komponenten und Emissionen
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Brennkammer
Hinterlegt von: Berger, Johannes
Hinterlegt am:27 Mär 2026 20:23
Letzte Änderung:27 Mär 2026 20:23

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