Im Rahmen des Projekts Assessment and digitalization of forthcoming propulsion technologies (ADAPT) sollen zukünftige Antriebstechnologien bewertet werden. Der Fokus liegt hierbei insbesondere auf der Wasserstoffverbrennung. Dazu werden Antriebskonzepte für Regional-, Kurz- und Langstrecke in einem kollaborativen, multi-disziplinären Prozess vorausgelegt und bewertet. Für den Anwendungsfall Kurzstrecke (A320-Klasse) sollen Technologiebausteine und Unsicherheiten für detaillierte Analysen identifiziert und priorisiert werden. Für die Erstellung der Prozessketten wird eine kollaborative Prozessarchitektur aufgebaut, die sowohl alle Verfahren des Triebwerkvorentwurfs als auch immer mehr Verfahren des Detailentwurfs mittels High-Fidelity-Methoden abdeckt (Mitentwicklung durch BT-BGF). Dabei sollen wesentliche geometrischen Eigenschaften des Triebwerkssystems über ein zentrales parametrisches Datenmodell abgebildet werden.
Am ZLP in Augsburg wird das Datenmanagement shepard verwendet, um die Datenbasis für die lückenlose digitale Darstellung der Prozesse abzubilden. Dazu werden Methoden zur semantischen Verknüpfung von Daten evaluiert und ein Konzept zur Versionierung von Datensätzen in shepard entwickelt.
Mit dem Wechsel auf Wasserstoff als Brennstoff sind eine Reihe von Änderungen im Brennkammer- und Turbinenentwurf zu erwarten, die im Projekt ADAPT untersucht werden. Für die erste Ertüchtigung eines Brennkammerdesign sind preliminary-Design Tools oder Vorauslegungstools vorteilhaft. Durch schnelle und kostengünstigere Software-Prozesse verglichen zu detaillierte CFD und FEM Analysen, können mehr Brennkammerdesigns in kürzere Zeit untersucht und validiert werden. Die Tools CoMDAT (Combustor pre-Design and Thermal Analysis Tool, AT-BRK) und CoSMA (Combustor Strength and Modal Analysis, BT-KVS) wurden für die Vorauslegung von Brennkammer in vorherigen DLR Projekten (PERFECT, PEGASUS, EVITA) entwickelt und erfolgreich angewendet.
Im Rahmen des ADAPT-Projektes, werden mit dem CoSMA-Tool statischen thermo-mechanischen Analysen und Lebensdaueranalysen der Brennkammer durchgeführt. Eine Brennkammer für die Wasserstoffverbrennung wird dabei entworfen und anschließend in einer detaillierten Modellierungsstudie optimiert.
Auch die Turbinenstufen sind von den Auswirkungen der Wasserstoffverbrennung betroffen. Insbesondere die ersten Stufen sind extremen Temperaturlasten ausgesetzt, welche ein komplexes Kühlluftsystem erfordern. Durch den Einsatz moderner Wärmedämmschichten (TBC) im Sub-Millimeterbereich wird die thermale Widerstandsfähigkeit der Struktur weiter erhöht. An dieser Stelle sind gekoppelte Optimierungen von Hauptströmung, Kühlluftströmung, Hauptstruktur und Beschichtung notwendig, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Die Abteilung BT-BGF wirkt strukturseitig am Aufbau dieser simulierten Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) mit. Viele der hierbei entwickelten Tools und Teilprozesse lassen sich auch für den Propulsor und die Verdichterstufen verwenden.
Parallel zu diese Arbeiten wird die Einsetzbarkeit von CMCs (Ceramic Matrix Composites) unter LH2-Konditionierung für spezifische Triebwerkskomponenten aus Literaturquellen und Erkenntnisse aus dem Projekt 3D-CeraTurb bewertet. CMCs wie z.B. nicht-oxidische SiC/SiC und oxidische CMCs bieten nämlich eine Reihe von Eigenschaften, die sie für Hochtemperatur‐Anwendungen besonders interessant machen.
