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DLR testet umweltfreundliche Turbinen

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR testet umweltfreundliche Turbinen

Die Grundlagen für eine neue Generation umweltfreundlicher Flugzeugturbinen hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Göttingen untersucht. In einem neuen Versuchsstand konnte erstmals das Zusammenspiel von Brennkammer und Turbine unter realistischen Bedingungen getestet werden.

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Messstrecke im Turbinenprüfstand im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen.

Quelle: DLR

Göttingen. Das Projekt „Factor“ (Full Aerothermal Combustor-Turbine interactiOns Research) der Europäischen Union hat die Erforschung und den Erkenntnisgewinn für die Auslegung von Flugzeugturbinen zum Ziel. Wenn es gelingt, ihr Design zu verbessern, werden sich nach Ansicht der Forscher auch die Eigenschaften der Triebwerke von Flugzeugen entscheidend verbessern.

Dafür steht das komplexe Zusammenspiel zwischen der Kühlung, der Umströmung und der Vermischung der Luft innerhalb von Flugzeugturbinen im Mittelpunkt des Forschungsprojektes. Ziel ist es, insbesondere den Einfluss der real bis zu 1700 Grad Celsius heißen Brennkammerausströmung auf die Funktion der Turbine zu untersuchen und besser zu verstehen, teilte das DLR mit. „Dabei wenden wir unter erträglicheren Temperaturen und Drücken im Prüfstand hochgenaue Messverfahren an, die für den Einsatz in einem realen Triebwerk nicht geeignet sind. Im Ergebnis sollen nicht nur Treibstoffverbrauch und Schadstoffausstoß verringert, sondern auch die Lebensdauer und Wartungskosten der Turbinenteile verbessert werden“, sagt Dr. Alexander Krumme vom Göttinger DLR-Institut für Antriebstechnik.

Heiße Gase und turbulente Strömung

Die Schnittstelle von Brennkammer und Turbine stellt die Triebwerkshersteller vor große Herausforderungen: Neben den sehr heißen Gasen treten dort auch extrem turbulente Luftströmungen auf. Diese Komponenten konnten bislang nur getrennt, jedoch nicht gemeinsam, realistisch untersucht werden. Dies ist aber mit der neuen Anlage „Next-Generation Turbine (NG-Turb)“ im DLR Göttingen möglich, in der die Versuche durchgeführt wurden. „Die Innovation in Factor auf dem NG-Turb ist die Verwendung eines Brennkammersimulators in der Zuströmung der Turbine kombiniert mit verschiedenen pneumatischen und optischen Messtechniken unter Verwendung von Laser- und Infrarotlicht,“ erläutert Krumme.

Tests mit Turbinen von Flugzeugen und Kraftwerken

Der Turbinenprüfstand NG-Turb zählt zu den international leistungsstärksten Testeinrichtungen für Flugzeugturbinen. Der Prüfstand ist in der Lage, die Turbinen moderner Flugzeuge vom Geschäftsflieger bis zum A380-Großflugzeug detailgenau zu untersuchen. Ziel ist die Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Flugzeugtriebwerke. Aber auch Turbinen von Kraftwerken können erforscht werden.

Ausgezeichnet wird der Prüfstand unter anderem durch die Luftmenge, die durch die Turbine strömen kann, der sogenannte Massen- oder Volumenstrom. Dieser fällt mit bis zu 10 Kilogramm pro Sekunde sehr hoch aus und nimmt damit weltweit eine Spitzenposition ein. Zudem ist das Druckverhältnis der zugehörigen Verdichterstation höher als in fast allen vergleichbaren modernen Anlagen.

Von Angela Brünjes

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