Ziel der Arbeit ist eine weitere Anhebung der Volldruckhöhe von Flugdieselmotoren mittels geeigneter Aufladestrategien zu ermöglichen. Gemäß diesen Kriterien werden in der Arbeit Methoden zur Auslegung geeigneter Aufladesysteme entwickelt und kombiniert.
Innerhalb der Vorbetrachtung werden mögliche Aufladesystemkonfigurationen zur Steigerung der Volldruckhöhe und deren Auswirkungen auf den Motorprozess detailliert untersucht. Neben klassischen Systemansätzen, wie der einstufigen Aufladung, wird das gesamte Spektrum der Aufladevielfalt mit Fokus zweistufiger Systemlösungen numerisch betrachtet. Ergänzt werden die Vorbetrachtungen durch Einflussanalysen unterschiedlicher Randbedingungen wie Aufladewirkungsgrad, Ladeluftkühlereffizienz, Kühlleistungs- und einer idealen Druckstufenverteilung im zweistufigen Verdichtungsprozess. Die erfolgversprechendste Variante dieser Konzeptstudie wird als Prototyp ausgeführt. Anschließende experimentelle Versuche dienen zur Nachweisführung der angewandten methodischen Berechnungsverfahren.
Eine Kombination verschiedener Forschungsmethoden bestehend aus numerischen Berechnungsansätzen, Heißgasprüfstandsuntersuchungen sowie Motoren- und Flugversuchen ermöglichen eine Bewertung der komplexen Wirkmechanismen. Eine neu entwickelte experimentelle Methode zur Bestimmung erzielbarer Druckverhältnisse, Wirkungsgrade und Pumpgrenzen von Aufladesystemen für Luftfahrtanwendungen ist der Heißgashöhenprüfstandes. Anhand dessen werden die numerischen Berechnungsergebnisse der Vorauslegungsstudie mit den generierten Prüffeldergebnisse unter flugäquivalenten Umgebungsbedingungen sowie realer Flugdaten auf Kongruenz geprüft.
Durch die 2-stufige Aufladung eröffnen sich neue Motorprozessstrategien, welche bislang aufgrund der bestehenden Limitierung des verfügbaren Ladedrucks durch die Luftdichteabnahme unter Höhenzunahme ausgeschlossen waren.
Aktualisiert: 2020-12-26
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