1 Brandenburgische Technische Universität Cottbus Fakultät ...

5. Notwendigkeit der Strömungsvermessung im Triebwerk
Ein hoher Wirkungsgrad eines Luftstrahltriebwerkes ist von hoher Wichtigkeit. Dieser
beeinflusst den spezifischen Kraftstoffverbrauch (SFC- Specific Fuel Consumption)
eines Triebwerkes und damit die Verbraucheigenschaften des Fluggerätes. Dabei ist
ein niedriger SFC anzustreben, welcher nur durch einen hohen Wirkungsgrad er-
reicht wird. Nur dank eines niedrigen SFC kann ein Fluggerät wirtschaftlich betrieben
werden, Fracht- und Passagierbeförderungspreise preiswert gestaltet werden. Nicht
zuletzt hängt davon auch der wirtschaftliche Erfolg des Triebwerksherstellers ab,
dessen Ziel es ist, wirtschaftliche Triebwerke dem Markt anzubieten.
Wirkungsgrade in Triebwerken sind von vielerlei Faktoren abhängig. Wichtige Fakto-
ren sind die Turbineneintrittstemperatur, das Verdichtungsverhältnis, Spitzenspalte
(zwischen Schaufeln und der Ringraumbegrenzung) und Strömungsverluste im Inne-
ren des Triebwerks.
Strömungsverluste entstehen bei der Strömungsumlenkung in Statoren und Rotoren,
sowie in den Strömungskanälen zwischen den einzelnen Triebwerkskomponenten.
Weitere Verluste treten durch Zapfluft- und Kühlluftentnahmen und in der Brenn-
kammer auf.
Bei den Vermessungen am Lazarc- Triebwerk interessieren vor allem die Interaktio-
nen von Stator- und Rotorblätter. Bei der Entwicklung von Triebwerken werden diese
Komponenten hinsichtlich ihrer Strömungseigenschaften mittels aufwendiger Compu-
tersimulation getestet und optimiert. Trotzdem bleiben Unsicherheitsfaktoren, die nur
mit Hilfe von Experimenten ermittelt werden können. Dabei bietet sich die Particle
Image Velocimetry an. Nur durch die genaue Kenntnis des Strömungsverlaufes kön-
nen Schwachstellen der Schaufelgeometrie und des Strömungskanals erkannt und
beseitigt werden. Die in der Vergangenheit angewendeten Totaldruckmessungen
sind für weitere Optimierungen nicht ausreichend, dass sie lokale Eigenschaften der
Strömung nicht hinreichend erfassen können. Totaldruckmessungen werden über
eine Flächenmittelung
n
1
p t = ∑
A k=
1
p ( r ) A
Gl. 5-1
t
k
k
bestimmt. Dabei ist Vorraussetzung, dass eine Strömung mit radial konstantem To-
taldruckprofil vorliegt. Aussagen über das Strömungsverhalten an lokalen Punkten
sind nicht möglich.
29