23.07.2014
Erschienen in: 07/ 2012 FLUG REVUE

Königsdisziplin des TriebwerksversuchsTelemetrietests der Getriebefans in München

Telemetrieläufe gelten aufgrund der komplexen Instrumentierung seit jeher als große Herausforderung bei Triebwerksversuchen. MTU Aero Engines hat in München die entsprechende Turbinenerprobung der GTF-Modelle PW1524G und PW1217G durchgeführt.

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Die Telemetrietests der Niederdruckturbine des PW1524G erfolgten auf dem Entwicklungsprüfstand der MTU in München. Foto und Copyright: MTU Aero Engines  

 

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Dicht gedrängt ging es im Kontrollraum des Testprüfstands in München zu. Zeitweise waren bis zu 30 Personen in den recht übersichtlichen Räumlichkeiten anwesend, darunter viele Vertreter von Pratt & Whitney. Der Andrang kam nicht von ungefähr, schließlich führte MTU Aero Engines erstmals in der Entwicklungsphase einen sogenannten Stresstest der Niederdruckturbine durch. Hier überprüfen die Ingenieure die Schaufelschwingungen und die thermodynamische Auslegung, die als wichtig für die Vorhersagen des Treibstoffverbrauchs gelten. Zudem sind die Ergebnisse für die FAA-Zulassung relevant und werden der Behörde vorgelegt. Daher finden solche anspruchsvollen Versuche in der Regel beim Triebwerkshersteller statt. Für die Getriebefans PW1524G und PW1217G erfolgten sie im Januar beziehungsweise April 2012 bei der MTU.

Die große Herausforderung lag dabei an der hochkomplexen Instrumentierung. Zur Messung der Schwingungen kamen Dehnmessstreifen (DMS) zum Einsatz. Diese hauchdünnen, rund drei mal fünf Zentimeter großen Metallplättchen wurden per Hand auf die Turbinenschaufeln zementiert. Von dort aus führten feine, aufgelötete Drähte zur Welle und weiter zur rotierenden Sendeeinheit der Telemetrie. Diese übertrug die Daten dann zu einer statischen Empfangseinheit.

Das Messsystem tastete die Streifen mit einer Frequenz von 100 Kilohertz ab. Dabei wurde Strom im Milliampere-Bereich durch die Plättchen geschickt. Während des Testlaufs änderte sich der vorher kalibrierte Widerstand, so dass sich analysieren ließ, welche Stromänderung welcher Dehnung der Streifen entsprach und mit welcher Frequenz sie erfolgte. Insgesamt gab es jeweils rund 100 rotierende Sensoren pro Triebwerk. Allein die Instrumentierung bei der MTU nahm rund vier Wochen in Anspruch. Die Prüfläufe selbst gingen dann relativ schnell. Beim PW1524G für die Bombardier CSeries dauerten sie 30 Stunden. "Die Dehnmessstreifen besitzen von Haus aus eine begrenzte Lebensdauer, und die sehr empfindliche Sensorik hält die Temperaturen im hinteren Bereich des Triebwerks nur wenige Stunden aus. Wir mussten sehr schnell testen, hatten aber trotzdem nur sehr wenig Ausfälle", sagt Kurt Scheidt, Leiter Triebwerks- und Flugtest bei der MTU.

Ein typischer DMS-Lauf sieht innerhalb von zwei Minuten ein kontinuierliches Hochfahren aus dem Leerlauf auf 105 Prozent der Turbinendrehzahl vor und ein entsprechendes Herunterfahren nach einigen Sekunden. Bei der Überdrehzahl handelt es sich um eine Vorschrift der Zulassungsbehörden, die den Prüfstand vor eine weitere Herausforderung stellte. Schließlich sind 105 Prozent nicht ohne Weiteres zu erreichen, auch nicht durch die Erhöhung des Schubs. Zu diesem Zweck fertigte die MTU ein 2,5 Tonnen schweres Leitgitter (Inlet Swirler) an, das zwischen Ansaugtrichter und Bläser für eine höhere Strömung sorgte. Beim PW1217G für den Mitsubishi Regional Jet (MRJ) setzten die Techniker auf eine etwas kleinere Version. Die Temperaturmessungen beinhalteten dagegen jeweils schnelle Beschleunigungen und Verzögerungen bei verschiedenen Drehzahlen. Nach den Tests müssen die stark modifizierten Schaufeln in der Regel ausgetauscht werden.


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flugrevue.de/Patrick Hoeveler


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