Die Komponentenwirkungsgrade von heutigen Turboflugtriebwerken nähern sich stetig technologisch bedingten Grenzen an. Eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrads erfordert die Einführung neuer Technologien auf der Ebene der Triebwerkskomponenten. Hierbei hat sich gezeigt, dass der Wirkungsgrad eines Triebwerks unter anderem durch eine drucksteigernde Verbrennung erheblich angehoben werden kann. Die Entwicklung derartig innovativer Brennkammerkonzepte erfordert eine ganzheitliche Betrachtung deren Integrierbarkeit in die Architektur konventioneller Triebwerke. Insbesondere die Brennkammer-Turbinen-Interkation rückt in den Fokus der Forschung. Beim Einsatz drucksteigernder Brennkammerkonzepte entstehen in der Regel starke periodische Druckschwankungen. Daraus folgt eine transiente aerothermale Beaufschlagung der Hochdruckturbine (HDT).
Vor diesem Hintergrund liegt der Schwerpunkt der Arbeit auf der Analyse der veränderten Austrittsströmung der Brennkammer und deren direkte Auswirkung auf die HDT. Hierfür wird zunächst ein Einblick in die Modellierung der zeitlich variierenden Randbedingungen gegeben. Weiterhin werden sowohl globale Kenngrößen wie der Wirkungsrad der HDT, als auch aerodynamische Effekte innerhalb der Schaufelpassage untersucht. Es wird dargelegt, dass die HDT aus aerodynamischer Sicht deutliche Einbußen im Wirkungsgrad zu verzeichnen hat.
Gegenstand ist ebenfalls die Kühlung und der Wärmeübergang in der HDT; es wird die Robustheit des konventionellen Kühldesigns hinsichtlich der veränderten Zuströmbedingung analysiert.
Abschließend können anhand der aerothermalen Analyse und den darin gewonnenen Erkenntnissen Designrichtlinien für ein robusteres HDT-Design im speziellen Anwendungsfall einer drucksteigernden Verbrennung bestimmt werden.
Aktualisiert: 2022-06-03
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In diesem Open-Access-Buch wird gezeigt, wie kommerzielle Überschallflugzeuge die Nachfrage nach einem schnellen, flexiblen und sicheren Transportmittel erfüllen könnten, wenn sie im Vergleich zu früheren Anwendungen eine höhere Nachhaltigkeit durch einen verringerten Kraftstoffverbrauch bieten würden. Dazu könnte eine Luftwiderstandsreduktion ihrer Triebwerke durch die Verwendung variabler Pitot-Einlässe beitragen. Diese finden in der gegenwärtigen reinen Unterschallluftfahrt keine Anwendung, da deren erhöhte Masse sowie die eingeschränkte Zuverlässigkeit und Sicherheit das vorhandene aerodynamische Einsparpotenzial überwiegen. Daher untersucht Stefan Kazula, ob variable Pitot-Einlässe für den Überschallbetrieb bis Mach 1,6 konstruktiv umsetzbar sind, die luftfahrtspezifischen Standards für Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen können und dabei eine Verbesserung der Nachhaltigkeit ermöglichen. Hierfür wird der Stand der Technik zu variablen Pitot-Einlässen sowie zur Konstruktionsmethodik dargestellt. Zudem wird der zugrundeliegende Konstruktionsansatz zur Erarbeitung eines sicheren und zuverlässigen Konzepts sowie seine Umsetzung vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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In diesem Open-Access-Buch wird gezeigt, wie kommerzielle Überschallflugzeuge die Nachfrage nach einem schnellen, flexiblen und sicheren Transportmittel erfüllen könnten, wenn sie im Vergleich zu früheren Anwendungen eine höhere Nachhaltigkeit durch einen verringerten Kraftstoffverbrauch bieten würden. Dazu könnte eine Luftwiderstandsreduktion ihrer Triebwerke durch die Verwendung variabler Pitot-Einlässe beitragen. Diese finden in der gegenwärtigen reinen Unterschallluftfahrt keine Anwendung, da deren erhöhte Masse sowie die eingeschränkte Zuverlässigkeit und Sicherheit das vorhandene aerodynamische Einsparpotenzial überwiegen. Daher untersucht Stefan Kazula, ob variable Pitot-Einlässe für den Überschallbetrieb bis Mach 1,6 konstruktiv umsetzbar sind, die luftfahrtspezifischen Standards für Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen können und dabei eine Verbesserung der Nachhaltigkeit ermöglichen. Hierfür wird der Stand der Technik zu variablen Pitot-Einlässen sowie zur Konstruktionsmethodik dargestellt. Zudem wird der zugrundeliegende Konstruktionsansatz zur Erarbeitung eines sicheren und zuverlässigen Konzepts sowie seine Umsetzung vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2023-04-04
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