On-board-Zustandsüberwachung und Regelung von Gasturbinentriebwerken
Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit sind bei Antriebssystemen wie z.B. Gasturbinentriebwerken für die Hersteller moderner Triebwerke wie auch für die Fluggesellschaften die stets entscheidenden Aspekte. Die Analyse des Betriebsverhaltens eines Triebwerks über seine gesamte Lebensdauer hinweg hat zur Entwicklung zahlreicher Modelle und Tools für die Triebwerksüberwachung und die adaptive Regelung geführt. Obwohl diese Tools sowohl den Herstellern als auch den Fluggesellschaften schon erhebliche Kosteneinsparungen beschert haben, haben sich die meisten in der praktischen Anwendung als wenig effizient erwiesen. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich die meisten der heute verfügbaren Diagnose- und Steuerungssysteme aus einfachen - d.h. linearen und stationären - thermodynamischen Modellen ableiten. Außerdem werden die Simulationen gemeinhin auf Computern am Boden durchgeführt, was eine Implementierung von Diagnose-, Fehlererkennungs- und adaptiven Regelungsfunktionen an Bord schwierig macht. Deshalb wurde in diesem Projekt eine Serie von Tools und Verfahren für eine neue Generation von Steuerungen und Systemen entwickelt, die es erlauben, sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Leistung von Triebwerken zu steigern. Im Einzelnen wurde ein neues, komplexes und nichtlineares dynamisches Modell entwickelt, das auf kleinen Bordcomputern lauffähig ist und eine Steigerung der Genauigkeit des Diagnose- und Überwachungssystems bewirkt. Im Projekt wurden vier verschiedene Diagnose- und Fehlererkennungstechniken eingehend analysiert und mathematische Verfahren auf der Basis von neuronalen Netzen angewandt. So entstand ein mittlerweile bewährtes Tool zur Durchführung einer automatischen Diagnose an einem Referenz-Turbinentriebwerk. Diese Verfahren haben in Verbindung mit dem nichtlinearen Modell zu einer verbesserten und fehlertoleranten adaptiven Regelung geführt, die neben der Fehlertoleranz auch eine Maximierung und Optimierung der Triebwerksleistung und der Lebensdauer von Triebwerkskomponenten ermöglicht. Die Ergebnisse aus diesem Projekt liefern einen wichtigen Beitrag zur rechtzeitigen, zuverlässigen und exakten Diagnose und Regelung der Triebwerksleistung. Überdies wurde in diesem Projekt die notwendige gemeinsame Basis zur Realisierung von Steuerungen und Systemen der nächsten Generation geschaffen, mit denen die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit künftiger Antriebssysteme gesteigert werden können.
