Konzeptstudie: Strukturkonzept adaptiver Beschaufelungen für Turbofan-Triebwerke

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der prinzipiellen Machbarkeit und der Entwicklung eines Konzeptes für adaptive Beschaufelungen von Turbofan-Triebwerken. Dafür werden verschiedene Konzepte entwickelt und diskutiert. Das aussichtsreichste Konzept wird ausgewählt und weiter ausgearbeitet. Die Betrachtung des Konzeptes findet an einer Verdichterschaufel statt, deren Abmessungen sich an den Gegebenheiten des Axialventilatorprüfstandes des IFAS orientieren. Es werden zwei FEM-Modelle erstellt, mit denen verschiedene Parameter und Randbedingungen bezüglich ihres Einflusses auf Verwölbung und Verwindung untersucht werden. Parameter sind Aktuatorausrichtung und Aktuatordicke. Randbedingungen sind die Einspannung und die Fliehkräfte aus der Rotation. Zusätzlich werden Möglichkeiten aus der Verwendung eines Faserverbundwerkstoffs als Primärstruktur untersucht. Dabei betrachtete Parameter sind Faserorientierung und Schichtdicke. Außerdem wird ein Demonstrator gebaut, der zum einen das Funktionsprinzip des Konzeptes verifiziert und zum anderen einen Abgleich mit der Modellierung ermöglichen soll. English: This diploma thesis deals with the feasibility and development of a structural concept for adaptive Turbofan-blades. Therefor different concepts are developed and discussed and the most promising concept is chosen and elaborated. Its consideration is done on a compressor-blade with dimensions matching to the axial fan test rig of the IFAS - TU Braunschweig. Two FEM-models are generated to investigate the effect of the blades clamp, rotation and several parameters on camber and twist. The parameters are actuator orientation and actuator thickness. Additional opportunities are considered, using fiber composites for primary structure purposes. Parameters are fibre orientation and layer thickness. To verify the concept and to give the opportunity for a model adjustment a demonstrator is built.