LuFo VII-1 - TriebKraftKompAS
Dynamische Simulation mit Quetschöldämpfereffekten, Konstruktion, Hardwarebeschaffung und Validierung
Triebwerksdynamischer Prüfstand
Im Verbundprojekt TriebKraftkompAS entwickeln die Universität Kassel und die Technische Universität Berlin einen triebwerksdynamischen Prüfstand im Labormaßstab. Er soll experimentelle Daten liefern, mit denen numerische Modelle der Gesamttriebwerksmechanik validiert und neue Triebwerksarchitekturen mit Zwischenwellenlagern zuverlässiger ausgelegt werden können.
Projekteckdaten
- Förderorganisation: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
- Förderprogramm: Luftfahrtforschungsprogramm LuFo VII-1
- Verbundkoordination: Universität Kassel, Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik (iaf), Fachgebiet Maschinenelemente und Tribologie (mt)
- Verbundpartner: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Konstruktionstechnik und Produktzuverlässigkeit
Hintergrund
Kompaktere Triebwerksarchitekturen können Gewicht und Baulänge reduzieren und damit zur Senkung des Kraftstoffbedarfs beitragen. Zwischenwellenlager eröffnen hierfür neue konstruktive Möglichkeiten, beeinflussen jedoch das dynamische Verhalten des gesamten Triebwerks. Für eine verlässliche Auslegung fehlen bislang belastbare experimentelle Daten, insbesondere für die Validierung nichtlinearer Modelle im Wirksystem Rotor-Lager.
TriebKraftkompAS schließt diese Lücke mit einem skalierbaren Prüfstand, der zentrale dynamische Eigenschaften eines realen Triebwerks abbildet. Die Messdaten dienen dazu, Simulationen zu überprüfen und Auslegungs- und Bewertungswerkzeuge weiterzuentwickeln.
Projektziel
Ziele des Verbundvorhabens sind es, grundlegende experimentelle und numerische Fähigkeiten im Bereich der Gesamttriebwerksmechanik – insbesondere im Hinblick auf Zwischenwellenlager – zu erweitern und zu vertiefen sowie für die Triebwerksindustrie nachhaltig nutzbar zu machen:
Entwicklung und Aufbau eines triebwerksdynamischen Prüfstands als experimentelle Grundlage zur Validierung numerischer Simulationsmodelle
Betrieb des Prüfstands bei unterschiedlichen Konfigurationen, unter anderem mit Zwischenwellenlager und reduziertem Quetschöldämpferspalt
Generierung und Auswertung von triebwerksnahen Schwingungsdaten
Triebwerksnahe Validierung von nichtlinearen Modellen im Wirksystem Rotor-Lager
Bereitstellung von validierten Modellen und erprobtem Prüfstand für Bewertungs- und Auslegungstools sowie für Folgeprojekte
Der Prüfstand wird mit zwei Wellen und fünf Lagerstellen aufgebaut. Lagerstelle #4 kann wahlweise als Zwischenwellenlager oder als konventionelles Lager ausgeführt werden. Untersucht werden verschiedene Konfigurationen, darunter Varianten mit verringertem Quetschöldämpferspalt. Die dabei erfassten Schwingungsdaten werden mit den Ergebnissen numerischer Simulationen verglichen.
Zentrale Arbeitsschwerpunkte
- Entwicklung eines Prüfstandkonzepts
- Entwicklung eines Ersatzrotors mit Optimierungsmethode „Differential Evolution“ (Bild oben)
- Experimentelle Untersuchungen verschiedener Lager- und Dämpferkonfigurationen
- Nachweis von Skalierbarkeit und Vergleichbarkeit zum realen Triebwerk
- Weiterentwicklung von Auslegungs- und Bewertungswerkzeugen für kompakte Triebwerksarchitekturen
Partner und Förderung
Assoziierte Partner sind
Sie begleiten insbesondere die Anforderungsdefinition und die Bewertung der Projektergebnisse.