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Orbiting Journal Bearing Experiment

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Höhere Sicherheit von Flugzeugen bei Ausfall der Schmierung

Eine Möglichkeit, Flugzeugtriebwerke sicherer zu machen, sind bessere Gleitlager. Im Projekt AOrbit wird eine Versuchsanlage gebaut, um die Entwicklung solcher Systeme zu unterstützen.

Verkehr und Mobilität

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen im Flugzeug und genießen die Aussicht. Plötzlich fällt eines der Triebwerke aus. Sollten Sie in Panik verfallen? Das hängt davon ab, wie belastbar die Gleitlager des Flugzeugs sind. Wenn sie den Fan nicht mehr in Bewegung halten können, entsteht unweigerlich ein immenser Luftwiderstand auf einer Seite des Flugzeugs und es kommt möglicherweise zum Absturz. Finales Ziel des Projekts AOrbit ist es, dass Fans in solchen Situationen nicht anhalten. Genauer gesagt will das Team unter Leitung von Professor Seamus Garvey – Professor für Dynamik an der Universität Nottingham und Leiter der dortigen Forschungsgruppe „Gas Turbine Transmission Systems“ am Rolls-Royce University Technology Centre – erstmals extrem strapazierfähige Materialien auf hochbelasteten Gleitlagern aufbringen. Mit derartiger Technologie könnten die Gleitlager auch nach einem Ausfall der Schmierstoffversorgung noch über Stunden in Betrieb bleiben. „Dass es hierbei um Stunden geht, ist wichtig. Das reicht, damit ein Flugzeug an einem sicheren Ort landen kann, nachdem so eine Störung entdeckt worden ist“, erklärt Prof. Garvey. Die erste und auch schwierigste Aufgabe lag darin, eine Versuchsanlage für Gleitlager zu entwickeln. „Wir mussten zwar nicht die eigentliche Beschichtung entwerfen, aber eine Versuchsanlage, die für viele verschiedene Arten von Beschichtungen geeignet ist. Bei der Entwicklung der Anlage haben wir ausgiebig auf externe freie Designer zurückgegriffen und gleichzeitig darauf geachtet, das wir nicht nur die Arbeiten delegieren, sondern auch die Kontrolle dieser Arbeiten. Die ingenieurtechnische Entwicklung ist relativ unkompliziert, aber eben sehr arbeitsintensiv“, so Prof. Garvey. Aktuell sind die Forscher aufgrund einiger Verzögerungen noch in der Inbetriebnahmephase der Anlage, aber sie haben schon sehr viel über deren Konfiguration gelernt. Sobald sie korrekt läuft, wollen die Wissenschaftler verschiedene Beschichtungsarten für die Oberflächen der Gleitlager vergleichen und so die Entwicklung geeigneter Gleitlagersysteme voranbringen. Das Ziel ist klar: Umsetzungsgetriebe mit hoher Leistung, hoher Belastbarkeit und niedrigem Gewicht für zukünftige Flugzeugtriebwerke mit extrem hohem Nebenstromverhältnis. Die gewünschte „stundenlange Strapazierfähigkeit“ zu erreichen, ist bei Flugzeugtriebwerken besonders wichtig, da sie ein Getriebe brauchen, um Rotationsgeschwindigkeit in Antriebskraft umzuwandeln. „Das spielt bei Getriebefan-Triebwerken, Propellergetrieben und Antrieben mit sog. Open Rotor eine Rolle. Aber das ist noch nicht alles. Auch für ‚elektrische Antriebe‘ wird das wichtig werden“, ergänzt Prof. Garvey. Im Bereich der elektrischen Antriebe gibt es zwei Konzepte: Direktantriebe und Getriebe. Es sieht danach aus, dass Letztere die Marktführerschaft übernehmen werden. Sie sind allerdings in hohem Maße auf hochbelastbare Gleitlager angewiesen, wenn sich die Planetenräder in einem Planetengetriebe relativ zu ihrer jeweiligen Achse drehen sollen. Die Forschungsergebnisse aus AOrbit werden zum großen Teil für den Erfolg dieser Technik mitverantwortlich sein. Obwohl das Projekt noch in einer frühen Phase ist, plant das Team bereits den Bau einer vielseitigeren Versuchsanlage zur Charakterisierung der Gleitlager. Diese neue Anlage kommt dann zum Einsatz, um die Strapazierfähigkeit und dynamische Steifigkeit der Gleitlager unter verschiedenen Belastungsbedingungen zu bewerten.

Schlüsselbegriffe

AOrbit, Gleitlager, Schmierstoff, Triebwerksversagen, Triebwerksausfall, Versuchsanlage, Flugzeug

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