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DLR und Rolls-Royce rüsten Turbinenschaufeln mit Winglets aus

Manche Innovationen in der Luftfahrt sind nicht auf den ersten Blick sichtbar, tragen aber zur Reduzierung des Treibstoffverbrauchs und des Emissionsausstoßes bei. Winglets an den Spitzen von Turbinenschaufeln gehören in dieser Kategorie.

9.07.2024

Winglets an den Spitzen der Turbinenschaufeln sorgen für einen niedrigeren Treibstoffverbrauch. © DLR

Das Institut für Antriebstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen und der Triebwerkshersteller Rolls-Royce haben – wie das DLR jetzt mitteilte – Winglets an den Turbinenschaufeln von Triebwerken entwickelt. So, wie Winglets bei Flächenflugzeugen den induzierten Widerstand reduzieren und damit die gesamte aerodynamische Effizienz der Tragflächen erhöhen, wirken auch die Winglets an den Turbinenschaufeln.

„Dafür haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland eine neuartige zweistufige Hochdruckturbine untersucht. Dabei wurden die Computer-Simulationen von Rolls-Royce im Experiment bestätigt. Die Versuche fanden im europaweit einmaligen Turbinenprüfstand NG-Turb (Next Generation Turbine Test Facility) am DLR in Göttingen statt. Mit diesem Prüfstand werden Untersuchungen durchgeführt, bei denen die Bedingungen der Turbine vergleichbar mit denen in einem realen Triebwerk simuliert werden“, schrieb das DLR.

Messungen bestätigten die Simulationen

Bei den Versuchen stellte sich heraus, dass die Winglets an den Spitzen der Turbinenschaufeln den Wirkungsgrad der Turbine erheblich verbessern. Der Projektleiter Andreas Pahs vom DLR-Institut für Antriebstechnik, sagte: „Zusätzlich wurden detaillierte Strömungsfeldmessungen durchgeführt. Mithilfe von Sonden, die wir am Institut selbst entwickeln, wurden Druck, Temperatur, Strömungswinkel und Machzahl analysiert.“

„In einem Folgeprojekt, das im Rahmen des EU-Forschungsprogramms Clean Sky 2 (EU-Projekt Transition) kürzlich abgeschlossen wurde, lag der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Zusammenspiel der Brennkammer und der Turbine. Zu diesem Zweck wurde ein Brennkammersimulator entwickelt, der vor der Turbine im NG-Turb-Prüfstand eingebaut wird. Der Brennkammersimulator erzeugt Strömungsfelder, deren charakteristische Eigenschaften mit denen einer Verbrennung von herkömmlichen Kraftstoffen vergleichbar sind und dem Austrittsprofil einer realen Brennkammer von Rolls-Royce entsprechen“, so das DLR.

Rolls-Royce hat in Dahlewitz die beiden Triebwerksmuster Pearl 10X und Pearl 15 mit 100 Prozent SAF getestet. © Rolls-Royce

Die Ergebnisse der Forschungen sind bereits in ein Produkt eingeflossen. Die Turbofans der Rolls-Royce-Pearl-Triebwerksfamilie sind mit den Winglets an den Turbinenschaufeln bestückt und erhöhen den Wirkungsgrad der Antriebe. Die Triebwerke der Pearl-Familie treiben unter anderem die Gulfstream G700 und die G800 an. Das Pearl 10X wurde auch als Antrieb für die Dassault Falcon 10X sowie die Bombardier-Jets Global 5500 und 6500 ausgewählt.

Volker K. Thomalla

 

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