Flugzeugmotoren neu ausgestattet mit Verbundrohren
Die Konstruktion nichtmetallischer Rohrleitungen und Verbindungsstücke, um die bestehenden Komponenten nachzubilden, war eine große Herausforderung für die Partner des EU-finanzierten Projekts COMPIPE (Composite pipes and fittings for aero-engines dressing). Die sich daraus ergebenden Rohrbaugruppen müssen der rauen Betriebsumgebung eines Flugzeugmotors standhalten können. Insbesondere müssen die Rohre Drücke bis 31 bar und Temperaturen bis zu 165 °C aushalten sowie beständig gegen Korrosion durch den Kontakt mit Hydraulikflüssigkeiten, Ölen und Flugzeugtreibstoff sein. Dazu kommen starke Vibrationen und die allgemeine Abnutzung. Je nach Lage müssen die Rohre auch feuerbeständig oder feuerfest sein. Die Partner von COMPIPE begannen ihre Arbeit mit einem Vergleich des Stands der Technik für metallische Flugmotorrohre und für Verbundrohre aus einer Vielzahl von Anwendungen. Die Optionen umfassten duroplastische und thermoplastische Materialien. Geflochtene kohlefaserverstärkte Polymere (CFK) boten schließlich die beste Kombination von Leistung und Formbarkeit. Als nächstes wurde eine Vielzahl von Entwürfen und Materialien für Rohrverbinder und Endstücke untersucht. Nach der Untersuchung einer Vielzahl von Methoden passten die Forscher Metalltechniken auf Verbundmaterialien an und entwickelten ein proprietäres Verfahren, das das Verbinden der Endstücke mit den Verbundrohren mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Die letzte Herausforderung bestand darin, die Fähigkeiten des geflochtenen CFK zu belegen, um die erforderlichen Tests zu bestehen. Nach mehr als zweieinhalb Jahren Forschung konnte das Verbundmaterial in komplexe Formen geformt und nachgeformt werden. Wichtig ist, dass die Endprodukte strenge Testanforderungen sowohl für feuerbeständige als auch feuerfeste Anwendungen erfüllen. Dem Projektteam ist es gelungen, die Ausstattung für Flugmotoren des 21. Jahrhunderts zu entwickeln. Die Konstruktionskonzepte für Rohre und Verbindungsstücke haben sich über eine lange Zeit hin kaum verändert. Zum Beispiel gibt nur wenig Unterschiede hinsichtlich Materialien und Komponenten bei der Ausstattung des neuesten Trent-Flugtriebwerks von Rolls-Royce und dem RB211 aus den 1970er Jahren. COMPIPE konnte auch nachweisen, dass eine moderate Gewichtsreduktion bei einem einzigen Verbindungsstück eine immense Wirkung auf die Gesamtkosten und die Umweltauswirkungen bei Herstellung und Betrieb eines Flugzeugs haben würde. Ersten Schätzungen zufolge können mit den neuen Technologien 10 kg pro Motor eingespart werden.
Schlüsselbegriffe
Flugzeugmotoren, Verbundrohre, Flugzeuge, COMPIPE, feuerbeständig, CFK
