Stabilitätsbetrachtungen mittels stufenweiser Verdichtermodellierung in der Triebwerksleistungsrechnung

Die Simulation von Triebwerksmanövern ist bei der Auslegung eines Triebwerks entscheidend,

Die Simulation von Triebwerksmanövern wie Beschleunigungen ist bei der Auslegung eines Triebwerks entscheidend, um sicherzustellen, dass keine Betriebsgrenzen überschritten werden. Insbesondere der Abstand zur Stabilitätsgrenze des Hochdruckverdichters ist während transienter Vorgänge durch die Massenträgheit des Rotors und die von Wärmeströmen und Spalten ausgelöste Belastung der Verdichterstufen gefährdet. In dieser Arbeit wird ein Modellierungsansatz für die modulare Leistungsberechnung vorgestellt, bei dem der Hochdruckverdichter stufenweise modelliert wird, um die jeweilige Belastung seiner Stufen bestimmen zu können. Zusätzlich wird ein Thermalmodell eingeführt, um die während der Manöver auftretenden Spalte und Wärmeströme berechnen zu können, welche die Belastung der Stufen maßgeblich beeinflussen. Für das Thermalmodell wird auf eine Zustandsraum- Modellierung zurückgegriffen, deren Koeffizienten vor der Berechnung an Referenzdaten identifiziert werden. Durch die gezielte Verwendung von Ähnlichkeitsparametern kann auf lastabhängige Koeffizienten verzichtet werden. Mit den vom Thermalmodell berechneten transienten Wärmeströmen und Spalten wird das Verhalten der Verdichterstufen korrigiert und aus den korrigierten Stufencharakteristiken eine Indikation für die Stabilitätsgrenze des Verdichters berechnet. Durch die Verwendung der korrigierten Charakteristiken wird die Stabilitätsgrenze direkt entsprechend der aktuellen Betriebsbedingungen korrigiert.

Autorentext
1999 Abitur 2000 - 2006 Studium Maschinenbau mit Vertiefung Luft- und Raumfahrttechnik an der RWTH Aachen und Ecole Centrale Paris Seit 2007 Berechnungsingenieur bei MTU Aero Engines in der Triebwerksleistungsrechnung 2013 Promotion am Institut für Luftfahrtantriebe der Universität Stuttgart