Optimierte rotierende Flugzeugmotoren für die Flugzeuge der Zukunft
Die Herstellung von Near-Net-Shape-Produkten senkt die Verarbeitungszeit und die Produktionskosten erheblich. Bei den großen und komplexen Bauteilen mit strengen Anforderungen der Luftfahrtindustrie ist dies keine einfache Aufgabe. Der gegenläufige Rotorantrieb (CROR) gehört zu den vielen Konzepten, die von der EU verfolgt werden, um den Luftverkehr umweltfreundlicher zu machen. Das von der EU finanzierte Projekt R-NOZZLE (Rotating nozzle) befasste sich mit dieser Herausforderung, indem es sich auf die Rotationsauspuffdüse des CROR-Motorkonzepts konzentrierte. Die Projektpartner entwickelten alle rotierenden Komponenten für die Auspuffdüse des CROR-Motors. Das übergeordnete Ziel bestand darin, das richtige Design zu ermitteln, bei dem die Funktions- und Ausfallbelastungen erhalten bleiben, wobei ihre zentrale Aufgabe, den Hauptluftstrom von der Verbrennung zu kanalisieren und den Sekundärluftstrom für die Belüftung aus dem Motor herauszuführen, unverändert blieb. Sie führten umfangreiche Dynamik-, Ermüdungs-, Montage- und Fertigungsanalysen sowie Lastfälle und eine Analyse des entsprechenden Qualitätsplans für die Teile durch. Die Erforschung und Entwicklung von Werkstoffen und Designs für Düsenkomponenten erfolgte durch Materialauswahl, Fertigungsversuche und Charakterisierung. Die Düsenkomponenten wurden in einer Reihe von Fertigungstests ausgewertet, um die Qualität der Material-, Prozess- und Fertigungsstufen sicherzustellen. Modellierung diente zur Optimierung von Materialien und Designs. Das Team von R-NOZZLE optimierte die Komponenten für den Betrieb in einem integrierten Motor. Zu den erreichten Spezifikationen gehörten funktionelle, dynamische Leistung versus Anregungsfrequenzen, Betriebstemperaturbereich sowie strukturelle Leistung versus statischen und Ermüdungslastfällen. Schließlich wurde das Düsen-Design erfolgreich validiert, gefertigt und bereitgestellt. R-NOZZLE lieferte alle für den CROR-Demonstrator benötigten Düsenkomponenten. Dies sollte den Weg für die Herstellung von großen, rotierenden Flugzeugmotorkomponenten auf kostengünstige, umweltfreundliche Weise ebnen.
Schlüsselbegriffe
Flugzeugmotorenstrukturen, gegenläufiger offener Rotor, CROR, R-NOZZLE, rotierende Düse