ISBN 978-3-8439-5428-0

978-3-8439-5428-0, Reihe Ingenieurwissenschaften

Susanne Kreuzer
Einfluss verteilter Leistungsentnahme auf das Larzac 04 Turbofan-Triebwerk

191 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2023), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Elektrifizierung des Flugzeugs und seiner Komponenten verspricht ökonomische als auch ökologische Vorteile. Die Voraussetzung für die Umsetzung entsprechender Konzepte ist die ausreichende Versorgung mit elektrischer Energie. Im Fokus steht die Energiebereitstellung durch das Antriebssystem, wobei der Antrieb elektrischer Generatoren nicht nur durch die Hochdruckwelle, wie bislang bei Triebwerken üblich, sondern zusätzlich durch die Niederdruckwelle erfolgt.

Die Aufgabe eines Triebwerks in einer More Electric Konfiguration ist, sowohl den geforderten Schub zu liefern als auch den Bedarf an elektrischer Energie zu decken. Die Reaktion des Triebwerks unterscheidet sich dabei wesentlich in Abhängigkeit von der belasteten Welle. Die Grundlage für detaillierte Analysen des Leistungsverhaltens eines Turbofans bei Leistungsentnahme von zwei Wellen bildet das Demonstratortriebwerk Larzac More Electric Engine, das neben dem Startergenerator über eine zweiten Generator verfügt, der an die Niederdruckwelle angeschlossen ist.

Mit diesem neuen Larzac More Electric Engine wurden erstmalig experimentelle Untersuchungen zum Einfluss verteilter Leistungsentnahme auf das Leistungsverhalten eines Triebwerks durchgeführt. Die Änderungen im Triebwerksprozess bei Leistungsentnahme von der Hochdruckwelle werden dem veränderten Verhalten bei Belastung der Niederdruckwelle gegenübergestellt. Dieser bislang einzigartige Datensatz dient als Basis für ein Leistungssynthesemodell, das sich durch eine hohe Übereinstimmung zwischen experimentellen und simulierten Werten auszeichnet.

In dieser Arbeit wird das Verhalten des Triebwerks in Abhängigkeit von der belasteten Welle als auch vom Betriebspunkt des Triebwerks und von den Flugbedingungen diskutiert. Es wird gezeigt, dass gerade moderne Turbofan-Triebwerke, die durch hohe Nebenstromverhältnisse charakterisiert sind, die zukünftig geforderten enormen elektrischen Leistungen nur über die Niederdruckwelle zur Verfügung stellen können.