Europäische KMU-Tests für die Luftfahrt ermöglichen einen umweltfreundlicheren, günstigeren und leiseren Flugverkehr der Zukunft
Auf dem Gelände des EU-finanzierten Projekts ICTUS wurde im Rahmen der Entwicklung eines neuen Demonstrators für ein Turboprop-Flugzeugtriebwerk ein angepasstes Gasturbinentriebwerk getestet. „Das ist der erste Demonstrator, der im Rahmen des Forschungsprogramms Clean Sky 2 bereitgestellt wird“, erklärt Projektkoordinator Romain Leneveu. Das ursprünglich in Hubschraubern verwendete Ardiden-3-Wellentriebwerk wurde mit einem neuen Siebenblatt-Propeller und einem neuen Leistungsgetriebe, einschließlich Lufteinlass und Gondel zur Umwandlung in einen Turboprop für die Verwendung in der allgemeinen Luftfahrt, ausgestattet. VibraTec, ein führendes KMU in der Schwingungs- und Mechanik-Analyse, entwarf, fertigte und testete den Triebwerksträger Tech Turboprop (Tech TP), um das Triebwerk und die Gondel für Bodentests zu unterstützen. Die Forschenden erstellten auch ein detailliertes dynamisches Modell, um die statische und dynamische Reaktion des Systems vorherzusagen. „Das Leichtbaukonzept entspricht der geringen Treibstoffemission des Demonstrators, während die Optimierung des Übertragungswegs eine Verringerung des Körperschalls in der Kabine ermöglicht“, erklärt Leneveu.
Verringerte Vibration
Nach der Herstellung wurde der Träger mit Dehnungsmessstreifen ausgestattet und charakteristischen radialen und axialen Belastungen ausgesetzt. Die Projektpartner überwachten die Triebwerkslasten unter Betriebsbedingungen und die Verringerung des Vibrationswegs, um den Komfort für Besatzung und Passagiere zu optimieren. Sie verwendeten einen auf der Technologie des Faser-Bragg-Gitters basierenden neuartigen Sensor. Er gehört zur Familie der faseroptischen Dehnungssensoren, die harten Umgebungsbedingungen, insbesondere elektromagnetischen Feldern, standhalten. Das Team untersuchte auch die Luftströmungsumgebung des Triebwerks und maß die statische sowie dynamische Lasthüllkurve des Triebwerks aus dem Standlauftest. Der Triebwerkstandlauf umfasste die Durchführung einer thermischen Analyse unter Verwendung von numerischer Strömungsmechanik, um den Kalibrierungsprozess der Sensoren anzupassen. Das ist eine Mindestanforderung an die genaue Überwachung des Demonstrators Tech TP. Laut Leneveu: „Parallel dazu wurde eine Inversionsmethode eingerichtet, um die Betriebslasten des Triebwerks Tech TP zu messen. Mit solchen indirekten Messungen konnten wir die statischen und dynamischen Kräfte charakterisieren, die das Triebwerk an seinen Montagepunkten überträgt.“
Erzielte Treibstoffeinsparungen
Die vorgeschlagene Instrumentierung in Kombination mit der Entwicklung fortschrittlicher Testmethoden bietet einen Durchbruch bei der Nutzung statischer Testumgebungen für Triebwerke. Es eröffnet sowohl Triebwerks- als auch Flugzeugherstellern neue Möglichkeiten zur Vorhersage der Triebwerksschnittstelle in der Flugzeugumgebung und senkt die Kosten, da keine Flugtests erforderlich sind. Dieser Ansatz ermöglicht eine umfassendere Nutzung der statischen Testumgebung und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luftfahrtindustrie. „Die Auslieferung des Trägers eröffnet dem Demonstrator Tech TP eine neue Phase, die einen Schritt vorwärts in Richtung der nächsten Antriebsgeneration darstellt“, schließt Leneveu. Das Triebwerk-Demonstrationsprojekt Tech TP von Clean Sky ebnet daher den Weg für ein vollständig in Europa gebautes, nachhaltiges, treibstoff- und geräuscharmes Triebwerk zum Einsatz in der allgemeinen Luftfahrt und in kleinen Pendlerflugzeugen (bis zu 19 Passagiere). Darüber hinaus werden Treibstoffeinsparungen die Kosten für Flugzeugbetreibende senken und zur erhöhten Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luftfahrt beitragen.
Schlüsselbegriffe
ICTUS, Triebwerk, Demonstrator, Luftfahrt, Träger, Turboprop, Clean Sky, Vibration, Faser-Bragg-Gitter, numerische Strömungsmechanik
