CAD-Rendering des Prüfstands mit Antriebsmotor, Belastungsgetriebe und Prüflingsgetriebe im Vordergrund (v.l.n.r.) und den Hydraulikaggregaten für beide Getriebe im Hintergrund.
Der neue GRACE-Prüfstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) befindet sich in der finalen Phase der Abnahme und wird damit für Zahnradverspannungsversuche zur Verfügung stehen. Dieser einzigartige Prüfstand dient der Untersuchung von Zahnrädern für Getriebe in Flugtriebwerken unter realitätsnahen Betriebsbedingungen und bietet detaillierte Untersuchungsmöglichkeiten hinsichtlich der Rissausbreitung und Zuverlässigkeit. Er wurde von der Augsburger Firma RENK Test System entwickelt und hergestellt. Die Schaffung dieser neuen Untersuchungsmöglichkeit wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms gefördert. Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland wurde der Prüfstand für die ersten Untersuchungskampagnen und Anwendungsfälle ausgelegt.
Getriebe werden zunehmend in Flugtriebwerken eingesetzt, um die Drehzahl des Fans am Eintritt des Triebwerks von der Drehzahl der antreibenden Turbine am Austritt des Triebwerks zu entkoppeln. Durch diese Ergänzung kann der Wirkungsgrad von Flugtriebwerken verbessert und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
GRACE steht für Gear Crack Experiment und deutet auf das Ziel der ersten Versuche auf dem Prüfstand hin: Es wird die Ausbreitung von Rissen untersucht. Dazu werden initiale Anrisse in Zahnräder eingebracht und diese unter realitätsgetreuen Betriebsbedingungen belastet. Ziel ist es das Verständnis über den Verlauf des sich entwickelnden Risses zu verbessern. Unter anderem werden die Ergebnisse mit Simulationen der Schädigung verglichen um die Simulationsmethoden zu validieren.
Mit dem Prüfstand können hohe Belastungen von Zahnrädern untersucht werden. Möglich sind Drehmomente bis zu 23.000 Nm und Drehzahlen bis zu 4.500 U/min. Dies ergibt eine übertragene Leistung von mehr als 10 MW.
Ein weiterer Einsatz des Prüfstands wird die Untersuchung der Zuverlässigkeit von Zahnrädern sein. Hier werden Zahnräder unter Überlastbedingungen, d.h. bei höheren Drehzahlen und Drehmomenten als im Betrieb erwartet, für bestimmte Zeit betrieben. Ziel ist dabei zu bestätigen, dass unter diesen Bedingungen erwartungsgemäß keine Beschädigung der Zahnräder entsteht.
Die an diesem einzigartigen Prüfstand erzielten Untersuchungsergebnisse fließen im Anschluss in die industrielle Entwicklung zurück. Sie sind unter anderem Grundlage, um die Zahnräder für weitere Versuche an einem Flugzeug (in einem Flying Testbed – einem fliegenden Prüfstand) einzusetzen.
