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MTU Aero Engines

Neue Technologien für Getriebefans

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Im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms Clean Sky 2 optimiert MTU die Niederdruckturbine und den Hochdruckverdichter der Getriebefan-Familie von Pratt & Whitney weiter. Dafür werden zwei Demonstratoren aufgebaut.

MTU arbeitet an Verbesserungen für die Getriebefan-Familie von Pratt & Whitney. Konkret geht es um neue Technologien für die Niederdruckturbine und den Hochdruckverdichter. Für beide Komponenten ist die MTU verantwortlich. Je nach Anwendung (A320neo, Boeing 737 MAX, Bombardier CSeries, Mitsubishi MRJ, Irkut MS-21) variiert der Anteil der MTU zwischen 15 und 18 Prozent.

Im Fokus der Forschung unter Clean Sky 2 steht das Zusammenwirken der Komponenten auf der Nieder- und Hochdruckwelle, so MTU. Im Bereich der Niederdruckturbine werden Eintritts- und Austrittsgehäuse miteinbezogen und beim Hochdruckverdichter spielen auch der Niederdruckverdichter und der Übergangskanal eine wichtige Rolle. Es geht unter anderem um eine weiter verbesserte Aerodynamik sowie die Entwicklung neuer, leichterer und temperaturbeständigerer Werkstoffe. Für die Niederdruckturbine kommen unter anderem Werkstoffe aus CMC (Ceramic Matrix Composites) in Frage.

Um die neuen Technologien für die Niederdruckturbine zu validieren, dien als Versuchsträger ein MTR390. Das Triebwerk wurde der MTU bereits im Oktober von der Wehrtechnischen Dienststelle WTD61 der Bundeswehr zur Verfügung gestellt und war bereits im Einsatz an einem Tiger-Hubschrauber. Der Antrieb sei inspiziert und die Leistungsparameter in einem Prüflauf verifiziert worden. Der Testlauf habe nachgewiesen, dass in der Turbine die Temperaturen erreicht werden, die für die geplante Werkstofferprobung erforderlich sind.

Nun baut die MTU das Triebwerk zu einem Demonstrator um. Für die Integration der neuen Werkstoffe muss eine komplette Nutzturbine neu ausgelegt, gebaut und an das Kerntriebwerk montiert werden. 2020 sollen der Demonstrator-Aufbau und die Tests abgeschlossen werden. Mit der Auswertung der Ergebnisse rechnet die MTU bis 2021.

Verdichter-Rig beim DLR

Für die Optimierung des Verdichtersystems wird beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln das sogenannte ICD-Rig aufgebaut und getestet. ICD steht für Inter Compressor Duct und bezeichnet den Übergangskanal zwischen Niederdruck- und Hochdruckverdichter. Das Ziel ist es, Niederdruckverdichter, ICD und Hochdruckverdichter noch besser aufeinander abzustimmen.

Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg ist nach Angaben der MTU das systematische Vermessen der Strömungsverhältnisse in kurzen, steilen ICDs. Zu diesem Zweck entstand beim DLR in Köln, dem MTU-Kompetenzzentrum (CoC) für Antriebssysteme, ein komplett neues Windkanal-Rig. 2018 sollen drei verschiedene ICD-Konfigurationen getestet werden. Darauf aufbauend  soll 2019 ein Zwei-Wellen-Rig ausgelegt und ein Jahr später gebaut werden. Anschließend werden dann Nieder- und Hochdruckverdichter und der ICD gemeinsam getestet. „Die validierten Technologien könnten bereits ab 2025 in die nächste Generation der Getriebefan-Triebwerke einfließen“, so Dr. Stefan Weber, Leiter Technologie und Vorauslegung bei der MTU Aero Engines.

Clean Sky 2 startete 2014 und läuft noch bis 2024. Die MTU ist eines von 16 LEAD-Unternehmen und verantwortet einen Triebwerksdemonstrator und ein Rig. Strategischer Partner ist neben dem DLR auch der britisch-schwedische Luftfahrtzulieferer GKN Aerospace. Bereits Ende 2015 führte die MTU mit einem Triebwerksdemonstrator auf Basis des PW1500G Testläufe durch, bei denen neue Technologien für Hochdruckverdichter und Niederdruckturbine erprobt wurden.

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