Vom Turbofan zum Open Rotor

Transkript

1 NACHT DES WISSENS Vom Turbofan zum Open Rotor DER FLUGZEUGANTRIEB DER ZUKUNFT 7. NOVEMBER 2015

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3 Kosten Triebwerksteile

4 Motivation Flugzeugantriebsmöglichkeiten Entwicklungsziele Status Turbofan Zukünftiger Turbofan, Getriebefan? Open Rotor Inhalt

5 Anforderungen an den Luftfahrtantrieb 4

6 Brennstoffverbrauch, sfc (specific fuel consumption) Effektives Triebwerk Effektiver Vortrieb (Düse, Propeller, Fan) Lärm Geringer Geschwindigkeitsunterschied des Schubstrahls zur Umgebung Möglichst niederer Temperaturunterschied des Schubstrahls zur Umgebung Schadstoffemissionen (NO x, CO, UHC, CO 2 ) Sicherheit, Lebensdauer, Wirtschaftlichkeit Entwicklungsziele Flugantrieb

7 Schuberzeugung durch kalten (Bypass) und heißen (Abgasschubdüse) Luftstrom Power Engineering Bypass Verhältnis (bypass ratio) BPR = m BP / m C

8 ASME TURBO EXPO GT Steigerung der Wirkungsgrade von Flugantrieben 7

9 Hauptlärmquellen

10 ACARE Vision 2020 ACARE Advisory Council for Aeronautical Research in Europe Lärmemission

11 LÄRMQUELLE ABGASSTRAHL DLR-KÖLN ANTRIEBSTECHNIK Lärm in Abhängigkeit des Bypassverhältnisses 10

12 Wirkungsgrad Höheres Bypassverhältnis Lärm Höheres Bypassverhältnis Verbesserungsmassnahmen

13 m BP m C bypass ratio m BP / m C = 4,6-5,4 : 1 (A319, A320, A321, MD90) aktuelles Flugtriebwerk 12

14 Geschwindigkeiten an der Blattspitze beschränkt (Ma < 1,6) Niederdruckturbine braucht hohe Blattgeschwindigkeiten, d.h. großer Durchmesser Lösung: Getriebe zwischen Fan und Niederdruckturbine, z.b. PW1000G, aber Hochleistungsgetriebetechnologie neu Effizienteres Triebwerk, z.b. CFM-leap, aber höhere Belastung der Bauteile, Lebensdauer sinkt kürzere Prof. Wartungsintervalle Dr.-Ing. Franz Joos erwartet Größerer Fan: Problematik

15 bypass ratio m BP / m C = 12 : 1 (A319/A320/A321 Neo, Mitsubishi MRJ70 / MRJ90, Bombardier CS100 / CS300, Embraer E-170 / E-190) Neue Generation: PW1000G

16 Rollout ; Auslieferung im 4. Quartal 2015 A320neo mit PW1000G

17 Vergleich PW1000G mit GE CFM LEAP-1B Durchmesser 61 =155cm 68 =173cm 78 =198cm

18 PW1000GT: Erwartete Lärmreduktion

19 Einfluss des Bypass Verhältnisses

20 Hochbypass-Triebwerke erfordern einen großen Fandurchmesser cm MTU AEROENGINES

21 Bläserschaufeln des GE90-Triebwerks aus Verbundwerkstoff (D = 3,25m) Power Engineering

22 bypass ratio m BP / m C = 11:1, fuel -20% (gegen V2500) RR advanced Propfan ca. 2020

23 bypass ratio m BP / m C = 15:1, fuel -25% (gegen V2500) RR Ultra Fan (GTF); ca. 2025

24 (GT ) RR Open Rotor

25 Triebwerksdurchmesser, anstatt 1,83m moderner Triebwerke auf 4,27m mit Open Rotor Power Engineering

26 Brennstoffverbrauch und Lärm

27 Lärmerzeugung

28 Anforderungen Lärm, Verstellmechanismus Festigkeit, Vogelschlag Sicherheit: Fan oder Propeller? Was passiert bei Schaufelabwurf? Blattlänge ca. 1m- 2m (ASME Turbo Expo GT ) Blatt mit Verstellmechanismus

29 Flugzeugstudien

30 neuartige Triebwerksarchitektur ANEA (Adapted New Engine Architecture) DGLR 2013

31 NACHT DES WISSENS Vom Turbofan zum Open Rotor DER FLUGZEUGANTRIEB DER ZUKUNFT 7. NOVEMBER 2015 PRÄSENTATION UM 19:00 UND 21:00 IM GEBÄUDE H10 STRÖMUNGSMASCHINEN