Antriebskonzept einer agilen hoch gepfeilten Flugzeugkonfiguration

Abstract

In der vorliegenden Studie wird das Potenzial von mehreren geometrisch variablen Triebwerkskomponenten zur gezielten Beeinflussung des Kreisprozesses ermittelt. Hierzu werden die Variabilitäten thermodynamisch für die Leistungssynthese modelliert und die Einflüsse auf den Kreisprozess analysiert. Für eine agile und hoch gepfeilte Flugzeugkonfiguration werden zunächst die besonderen Anforderungen an den Antrieb beschrieben und die bei der Kreisprozessauslegung berücksichtigten Restriktionen hervorgehoben. Mittels einer Mehrkriterienoptimierung wird zunächst ein optimales gemischtes Turbofantriebwerk ohne geometrisch variable Komponenten für den Anwendungsfall ausgelegt. Dieses konventionelle Triebwerksmodell dient für die nachfolgenden Analysen als Referenz. Für die Flugzeugkonfiguration erfolgt anschließend die Kreisprozessauslegung und -optimierung eines „Variable Cycle Engine“ – Konzepts. Als Methodik wird die Leistungssynthese zur Simulation des Gesamttriebwerks genutzt. Als Basis für die hier durchgeführten Analysen dient das im Institut für Antriebstechnik entwickelte Leistungssynthese-Programm GTlab-Performance, das zur thermodynamischen Simulation von verschiedenen Gasturbinenkonzepten eingesetzt wird. Um die optimalen Einstellungen der einzelnen Variabilitäten für die jeweilige Flugphase und für einen maximalen Nutzen zu finden, wird ein numerischer Optimierungsalgorithmus genutzt.