ISBN 9783843930932

978-3-8439-3093-2, Reihe Luftfahrt

Andreas Putz
Zustandsüberwachung von Turboflugtriebwerken auf der Basis instationärer Triebwerksmodellierung

123 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Zustandsüberwachungssysteme ermöglichen die Analyse des Leistungszustands von Triebwerken und deren Komponenten während des Flugbetriebs. Hierdurch können Betriebsfehler frühzeitig erkannt und Wartungsabläufe optimiert werden, was die Flugsicherheit erhöht und die Betriebskosten reduziert. Die momentan eingesetzten Zustandsüberwachungssysteme beinhalten die Analyse von Gaspfadmessdaten mithilfe stationärer Leistungsberechnungsmodelle. Die Aufnahme der Messdaten erfolgt üblicherweise während des Reiseflugs und während des Startvorgangs. Bei der stationären Leistungsanalyse wird angenommen, dass die Messdaten während eines stabilisierten Betriebszustands aufgenommen wurden. Diese Annahme ist jedoch nur für die Reiseflugmessdaten gerechtfertigt. Während des Startvorgangs treten starke instationäre Effekte auf, welche u. a. eine Folge der signifikanten Wärmeübertragung zwischen Arbeitsgas und Triebwerksstruktur sind. Infolgedessen ist die stationäre Analyse der Startmessdaten mit Unsicherheiten behaftet. Deshalb werden die Startmessdaten in den derzeit eingesetzten Zustandsüberwachungssystemen momentan noch nicht für die modellbasierte Leistungsanalyse verwendet.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren entwickelt, welches die Startmessdaten auf einen stationären Betriebszustand korrigiert. Dieses Verfahren ermöglicht die aussagekräftige Analyse der Startmessdaten mit den etablierten Zustandsüberwachungssystemen. Das Verfahren basiert auf der Simulation eines repräsentativen Startvorgangs mithilfe der instationären Leistungsberechnung. In einer Parameterstudie werden die Einflüsse der Betriebsbedingungen und der Betriebshistorie auf die instationären Effekte beim Startvorgang untersucht. Durch die stationäre Analyse dieser Simulationsergebnisse werden die maximalen Unsicherheiten abgeschätzt, die bei der Leistungsanalyse durch die Annahme eines stationären Betriebszustands resultieren. Auf Basis der Simulationsergebnisse wird das Korrekturverfahren entwickelt. Es wird demonstriert, dass durch die zusätzliche Berücksichtigung der Startmessdaten die Güte der Leistungsanalyse wesentlich verbessert werden kann.