Bild des Monats: Das Forschungstriebwerk Forschung zur Bauteilermüdung und zum Aufbau eines digitalen Zwillings

Im Jahr 2022 führte das Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS) in Zusammenarbeit mit der MTU Maintenance Hannover GmbH und dem TFD der Leibniz Universität Hannover erfolgreich zwei Messkampagnen mit dem Forschungstriebwerk der TU Braunschweig durch. Die Messkampagne bestand aus zwei Triebwerksaufbauten mit unterschiedlichen Verdichterschaufeln. Die gewonnenen Daten werden nun in mehreren Forschungsprojekten im Bereich der Bauteilermüdung sowie dem Aufbau eines digitalen Zwillings des Triebwerks verwendet.

Forschungstriebwerk vom Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS): Bildnachweis: Jan Göing/TU Braunschweig

Das vorliegende Bild zeigt das Forschungstriebwerk vom Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen. Es handelt sich dabei um ein Turbofantriebwerk vom Typ IAE V2500-A1, das für das Flugzeug Airbus A320 konzipiert wurde. Für Forschungszwecke wurde es mit über 100 Spezialsonden ausgestattet. Betrieben wurde das Forschungstriebwerk bei MTU Maintenance Hannover GmbH. Das Bild ist kurz vor der ersten Inbetriebnahme von insgesamt sechs Testläufen und acht Messtagen entstanden.

Einfluss von Abnutzung und Verschleiß auf Kraftstoffverbrauch

Über die letzten zwölf Jahre haben Forscher*innen mathematische Modelle entwickelt, die den Zustand komplexer Investitionsgüter – darunter auch Triebwerke – im Rahmen der Digitalisierung und des „Digitalen Zwillings“ bewerten. Diese Modelle ermöglichen es, den Einfluss von Abnutzungs- und Verschleißerscheinungen wie Erosion, Korrosion und Verschmutzung auf den Kraftstoffverbrauch zu bestimmen. Als Entscheidungshilfe bei der Planung von Wartung und Instandhaltung des Triebwerks liefern diese Modelle wertvolle Informationen.

Um die Genauigkeit der mathematischen Modelle zu überprüfen, wurde das Forschungstriebwerk mit zusätzlicher Messtechnik ausgestattet und in Betrieb genommen. Hierbei wurden verschiedene Hochdruckverdichterbeschaufelungen verwendet sowie die Brennkammer modifiziert, um Störungen zu provozieren und angepasste Manöver durchzuführen.

Reale Testbedingungen

Das Besondere an diesem Projekt war die Arbeit an einem realen Triebwerk bei Drücken von über 30 bar und Temperaturen von über 1000 Kelvin. Es bedarf einer starken interdisziplinären Zusammenarbeit von Forscher*innen, Mechaniker*innen und Ingenieur*innen, um das Projekt erfolgreich abschließen zu können.