Steile Zwischenverdichterkanäle (Inter Compressor Duct ICD) bieten eine vielversprechende Möglichkeit, die Klimaauswirkungen zukünftiger Flugzeugtriebwerke durch geringeren Treibstoffverbrauch zu reduzieren. Diese Treibstoffersparnis ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen. Dazu gehören das geringere Gewicht des kompakten Triebwerks, die dadurch mögliche leichtere Tragstruktur in der Triebwerksaufhängung, die verbesserte Schwerpunktlage und der geringere Luftwiderstand.
Die Untersuchungen am Ring-Gitter-Kanal können hinsichtlich Mach- und Reynoldszahl unter turbomaschinenähnlichen Bedingungen erfolgen. Dazu gehört auch die Möglichkeit, eine Luftentnahme am ICD über ein Absaugesystem zu realisieren. Damit können alle wichtigen Betriebspunkte eines Flugtriebwerks wie Start, Flug und Steigflug mit dem Prüfstand abgedeckt werden.
Der Prüfstand bietet die Möglichkeit der variablen Drallerzeugung, um die Abströmbedingungen des letzten Niederdruckverdichterrotors realitätsnah zu simulieren. So kann eine realistische Anströmung des ICDs erzeugt werden. Ein detailliertes Strömungsbild kann über Grenzschichtkämme, traversierbare Mehrlochsonden, einer Vielzahl an statischen Druckmessbohrungen, Laseroptische Messverfahren sowie der Möglichkeit der Strömungsvisualisierung über Ölanstrichbilder aufgenommen werden.
Ein detailliertes Strömungsbild kann über Grenzschichtkämme, traversierbare Mehrlochsonden, einer Vielzahl an statischen Druckmessbohrungen, Laseroptische Messverfahren sowie der Möglichkeit der Strömungsvisualisierung über Ölanstrichbilder aufgenommen werden.
Eigenschaften des Ring-Gitter-Kanals
- Swirler als Rotorersatz: Der Prüfstand bietet die Möglichkeit der variablen Drallerzeugung, um die Abströmbedingungen des letzten Niederdruckverdichtersrotors realitätsnah zu simulieren. Dadurch kann eine realistische Anströmung des ICDs erzeugt werden, ohne rotierende Komponenten mit einbauen zu müssen. So werden kostengünstige Testkampagnen mit geringem Konstruktionsaufwand ermöglicht.
- Umfangreiche, moderne Messtechnik: Ein detailliertes Strömungsbild kann über Grenzschichtkäme, traversierbare 3- und 5-Lochsonden, einer Vielzahl an Druckbohrungen, Laseroptische Messverfahren sowie der Möglichkeit der Strömungsvisualisierung über Ölanstrichbilder aufgenommen werden.
- Breiter Betriebsbereich: Alle wichtigen Betriebspunkte eines Flugzeugtriebwerkes wie Start, Flug und Steigflug können mit dem Prüfstand betrachtet werden. Ein breites Spektrum an unabhängig voneinander einstellbaren Mach- und Reynoldszahlen ermöglicht ein genaues Anfahren dieser Betriebsbedingungen.
- Bleedabsaugung: Im realen Betrieb eines Flugzeugtriebwerkes wird immer Luft aus dem ICD abgezapft um das Triebwerk in jedem Betriebszustand sicher zu Betreiben. Während dem Übergang zu einem anderen Betriebspunkt wird typischerweise viel Luft im ICD entnommen. Mit der vorhandenen Bleedabsaugung können somit die Betriebspunkte noch realistischer eingestellt werden.
Forschungsthemen
Technology Readiness Level 3-5
Detaillierte Untersuchung von Zwischenverdichterkanälen
Validierungsversuche für neue ICD-Konzepte
Bereitstellung detaillierter Messdaten für die CFD-Validierung
Untersuchung aktiver und passiver Strömungskontrolle, Übergangsverhalten
Technische Daten
Zuströmung | |
Machzahl | 0.0 – 0.4 |
Reynoldszahl | 8x105 – 5.3x106 |
Massenstrom | 0.1 kg/s – 30 kg/s |
Totaldruck | 0.6 bar – 3 bar |
Totaltemperatur max. | max. 310 K |
Turbulenzgrad | 0.6 – 4.0 % |
Spezifikationen | |
Luftentnahme-Massenstrom | 0 – 5 kg/s |