Intelligente Konstruktionstechnik für umweltfreundliche Flugzeugtriebwerke
Das EU-finanzierte Projekt IMPACT-AE (Intelligent design methodologies for low pollutant combustors for aero-engines) war der Entwicklung und Validierung intelligenter Konstruktionssysteme für hocheffiziente Flugzeugtriebwerksbrennkammern gewidmet, die auf Magerbrennverfahren ausgerichtet sind. Dies gründete auf dem Konzept, dass überschüssige Luft, die in das Triebwerk gelangt, die Temperatur des Verbrennungsvorgangs senkt. Hierdurch werden wiederum weniger Stickstoffoxide (NOx) gebildet. Die Projektpartner entwickelten neue Brennkammer-Konstruktionsmethoden für moderne Triebwerksarchitekturen und thermodynamische Zyklen. Es wurden neue Konstruktionsmethoden für emissionsarme Brennkammern entwickelt, um die NOx- und Kohlenmonoxid (CO)-emissionen zu senken. Dies wurde durch eine Optimierung des Flugzeugbrennkammer-Konstruktionsprozesses erreicht. Es wurden vor allem die ausgearbeiteten Methodologien und Methoden in den Brennkammer-Konstruktionsvorgang eingebunden. Bei den beiden Konstruktionsmethoden handelt es sich um wissensbasierte Instrumente, die im Zuge des Konstruktionsvorgangs verwendet werden sowie um fortschrittliche Berechnungsverfahren zur Fluiddynamik, um die Prognose von Emissionen und Wandtemperaturen zu verbessern. Das IMPACT-AE-Team arbeitete Methoden aus, um Konzepte bezüglich der Brennkammerwandkühlung zu verbessern. Es wurden Instrumente für die Gestaltung und Planung der Brennkammerwandkühlung optimiert und entwickelt. Außerdem wurden Prototypenschnellverfahren zur Fertigung der Kühlungsbestandteile evaluiert. Die Forscher entwickelten zur Validierung verbesserter oder neuer Brennkammerkonzepte neue Diagnosemethoden. Es wurden detaillierte Geschwindigkeits- und Emissionsmessungen erzielt. Schließlich wurde die Leistung der emissionsarmen Konstruktionskonzepte erfolgreich demonstriert. Die Ergebnisse zeigen bei den Brennkammern bezüglich der NOx-Emissionen Verbesserungen von bis zu 50 %. Die IMPACT-AE-Technik kann jetzt in neue Triebwerksbrennkammern für die Luftfahrt eingeführt werden. Die IMPACT-AE-Entwicklungen werden die Zeit, die für die Entwicklung von Brennkammern erforderlich ist, im Vergleich zu anderen Sate-of-the-art-Verfahren um die Hälfte senken. Das Projekt leistet ebenfalls einen Beitrag zur Senkung von CO- und NOx-Emissionen und -Verschmutzungen, während europäischen Herstellern gleichzeitig ein effektiverer Wettbewerb mit der globalen Konkurrenz ermöglicht wird.
Schlüsselbegriffe
Emissionsarme Brennkammern, Flugzeugtriebwerke, IMPACT-AE, Brennkammerwandkühlung