Triebwerke von morgen - Neue Versuchseinrichtung für aeroelastische Untersuchungen

Ursprünglich 1976 an der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz gebaut, wurde dieser einzigartige Prüfstand sorgfältig modernisiert, in die Infrastruktur des DLR-Standorts Göttingen integriert und nach den neuesten Standards umgebaut. Die jahrelange Arbeit hat sich mehr als gelohnt. Alle Teile dieses wissenschaftlichen Puzzles haben sich endlich zusammengefügt.

Der Ringgitterprüfstand Göttingen (RPG) ist ein Zeugnis des wissenschaftlichen Engagements und Fortschritts. Der RPG wurde entwickelt, um die Aeroelastik von Turbomaschinenschaufeln zu erforschen und bietet eine einzigartige Plattform für die Untersuchung der komplexen Interaktionsmechanismen zwischen zeitabhängiger Aerodynamik und Strukturdynamik.

Verschiedene Prüfstände für verschiedene Anwendungen

In der Welt der Turbomaschinenforschung fallen Versuchsanlagen oft in zwei Kategorien: die rotierenden ringförmigen und die nicht rotierenden linearen Gitterprüfstände. Während erstere die Rotation des Testmodells (ringförmige beschaufelte Kränze äquivalent zu einem oder mehreren Verdichter- oder Turbinenrotoren, auch als Ringgitter bezeichnet) beinhalten und somit realistische (maßstabsgetreue) Triebwerksdaten liefern, stellt ihre Komplexität, die auch die Rotation der gesamten Instrumentierung und Kabel beinhaltet, eine große Herausforderung dar. Andererseits bieten die letzteren, nicht rotierenden, linearen Prüfstande erhebliche Vereinfachungen. Der Rotor wird zu einer flachen beschaufelten Platte aufgefaltet (auch als lineares Gitter bezeichnet), bei der nur ein Satz von Schaufeln untersucht wird. Diese sind wertvoll für die Grundlagenforschung, können aber aufgrund der begrenzten Anzahl von Schaufeln und des linearen Designs an Realismus einbüßen.

RPG – Brücke zwischen den Systemen

Zu den wichtigsten Merkmalen des RPG gehört ein 2,4-MW-Antriebsmotor, der die Luft in der Messstrecke antreibt und so Unter-, Übergangs- und Überschallströmungstests ermöglicht. Die Messstrecke hat eine Höhe von 40 mm, und das Ringgitter besteht aus 20 Turbinen- oder Verdichterschaufeln. Jede dieser 20 Schaufeln ist mit einem unabhängigen Erregersystem ausgestattet, das erzwungene Schwingungsmessungen ermöglicht. Der wahre Schatz liegt in den aerodynamischen und strukturellen Daten, die bei diesen Experimenten gesammelt werden. Das komplizierte Zusammenspiel zwischen den aerodynamischen und strukturdynamischen Daten kann methodisch analysiert werden. Diese eingehende Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse über die Schaufelstabilität oder die Antwort der Schaufel auf eine Anregung sowie über die damit verbundenen Phänomene.

Literatur