05.04.2015
Erschienen in: 12/ 2011 FLUG REVUE

Testen in der WildnisEntwicklung der Triebwerke von Pratt & Whitney

Alligatoren, Reiher, Libellen: Mitten in der typischen Sumpflandschaft Floridas testet Pratt & Whitney die modernsten Triebwerke wie die Getriebefans oder den Antrieb des Joint Strike Fighters. Pro Jahr werden bis zu 4000 Teststunden absolviert. Wir haben uns vor Ort umgesehen.

Laut brummend bewegt sich das Gefährt um das turmartige Gebilde. An dessen oberem Ende installieren Techniker gerade den neuen Stolz von Pratt & Whitney: ein für die CSeries von Bombardier vorgesehener PW1524G-Antrieb. Im Testbetrieb dürfte der Getriebefan zeitweilig nur wenig lauter sein als der Aufsitzrasenmäher, der das Prüfstandgelände während einer Versuchspause umkreist. „Ist das Triebwerk im Leerlauf, kann man trotzdem noch daneben sein Funktelefon benutzen. Selbst bei vollem Startschub konnten wir auf dem Gras neben dem Teststand stehen, ohne Gehörschutz tragen zu müssen“, sagt Michael O’Neill, Site Manager des Florida Test Center von Pratt & Whitney.

Noch ist die rote Lampe auf der Spitze des Teststands, die anzeigt, dass ein Triebwerk laufbereit ist, aus. Sie wird gleich aufleuchten, wenn die Versuchsmannschaft die Treibstoffversorgung überprüft. Das Kerosin für die Prüfstände kommt über Leitungen von der sogenannten „Fuel Farm“, die ein Fassungsvermögen von mehr als sieben Millionen Litern (meist JP-8, aber auch verschiedene Bio-Gemische wurden schon getestet) besitzt.

Lärmmessung

Pratt & Whitney Engine Center Bild 3

Mitten in der Sumpflandschaft Floridas testet Pratt & Whitney die modernsten Triebwerke. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Eine kurze Ruhepause ist dagegen am Teststand C11 eingekehrt. Hier lief bis vor wenigen Tagen ein PW1217G des Mitsubishi Regional Jets, das nun zur Inspektion zum Firmensitz nach East Hartford geschickt wurde. Im Gegensatz zu den anderen Anlagen fallen in regelmäßigen Abständen auf der Betonfläche verteilte Anschlüsse auf, die einen 75 Meter durchmessenden Kreis um den Prüfstand bilden. Hier führt Pratt & Whitney nämlich Lärmmessungen durch und montiert, wenn nötig, Mikrofone an die jeweiligen Positionen. Der Kontrollraum ist in einem besonderen Gebäude untergebracht, dessen Wände abgewinkelt und abgeschrägt sind, um Geräusche nicht wieder zu den Mikrofonen zu reflektieren.

Testläufe

Pratt & Whitney Engine Center Bild 1

C12-Prüfstand für F135 mit seitlich abgewinkelten Beinen ausgestattet. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Im Inneren bereiten die Ingenieure bereits die nächsten Versuchsreihen vor. Ganz vorne sitzt immer der Testchef, der auch den fast zierlichen Schubhebel bedient. Dahinter befinden sich weitere Arbeitsplätze zur Überwachung und Datensicherung an mehr als zwölf Monitoren. An der Decke prangen drei große Bildschirme, die wahlweise Daten oder Bilder der in der Nähe des Triebwerks installierten Kameras anzeigen. Viele der Daten im Terabyte-Bereich – immerhin lassen sich bis zu 2000 Parameter festhalten - werden in Echtzeit direkt nach East Hartford übertragen.

Bei einem Erstlauf kann es in dem relativ kleinen Raum mit bis zu 20 Personen schon mal eng zugehen. „Bei normalen Tests arbeiten hier meist rund zehn Leute. Das hängt von der Anzahl der Sensoren am Triebwerk ab“, erklärt Michael O’Neill. „Die Zahl der Parameter nimmt im Verlauf des Entwicklungsprogramms tendenziell ab.“ Sie ist auch entscheidend dafür, wie viel Zeit der Auf- und Abbau eines Probanden auf dem Versuchsstand in Anspruch nimmt. Nach der Installation dauert es in der Regel zwei Tage, bis das Triebwerk nach der Kalibrierung und den letzten Überprüfungen den Betrieb aufnehmen kann. Dabei liegen die Installation und der Testbetrieb immer in der Verantwortung desselben Teams.

Daten und Systeme

Pratt & Whitney Engine Center Bild 2

C14-Prüfstand für zivile Turbofans und F135. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

„Mit den Fortschritten in der Computertechnologie ist auch der Wunsch nach mehr Daten gestiegen und vor allem nach höheren Abtastraten, heute bis zu 40 Kilohertz. Früher speicherten wir die Ergebnisse auf Magnetband. Das Auslesen dauerte mehrere Wochen, heute sind es nur Minuten. Fast alles läuft in Echtzeit“, sagt O’Neill. Eine weitere Veränderung liegt in der Tatsache, dass heutige Triebwerke viel stärker in die Flugzeugsysteme integriert sind. „Beim F135 im STOVL-Modus übernimmt das Triebwerk die primäre Flugsteuerung. Daher müssen die echten Flugzeugsysteme auch auf dem Prüfstand vorhanden sein.“

Die Testaggregate kommen per Lkw entweder fertig präpariert, also mit allen vorgesehenen Sensoren, oder werden in der sogenannten C-Area mit der endgültigen Instrumentierung ausgestattet. Gerade arbeiten die Spezialisten dort an dem PW1524G, das vor kurzem die Flugerprobung an der Boeing 747SP abgeschlossen hat. Nun sollen die Ergebnisse mit weiteren Bodenläufen abgeglichen werden. Das Triebwerk hängt an einem blauen Stahlträger. Darunter befindet sich eine graue Halterung, mit der der Getriebefan an den Prüfstand angeschlossen wird. Dabei sind rund 50 weitgehend standardisierte Verbindungen zu beachten.

Spektakuläre Tests

Pratt & Whitney Engine Center Bild 5

Abmessungen wie ein großes Haus hat die mobile Seitenwindanlage im Bildhintergrund. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Auch die spektakulären Tests wie Vogelschlag, Wasser- und Eis-Einsaugung können in West Palm Beach durchgeführt werden. Gemäß den FAA-Vorschriften werden beispielsweise bis zu 2,7 Kilogramm schwere Vögel mittels einer pneumatischen Kanone so ins Triebwerk geschossen, dass sie genau eine farblich markierte Schaufel im Bläser treffen.

Im Gegensatz zum Pendant von GE Aviation in Peebles, Ohio, gibt es keinen auf Seitenwindversuche spezialisierten Prüfstand. In West Palm Beach kann dafür eine aus drei riesigen Sektionen bestehende Anlage per Kran zu jedem der drei C-Stände gebracht werden. Die Winderzeugung übernimmt ein PT2-Turboprop, der früher in einer Douglas C-133 Cargomaster Dienst getan hat.

Dauerläufe

Pratt & Whitney Engine Center Bild 4

Prüfstand für Antriebe mit bis zu 511 Kilonewton Schub. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Bald stehen jedoch eher routinemäßige Dauerläufe der Geared Turbofans an. Hier wird in drei Schichten sechs Tage die Woche gearbeitet. Die Triebwerke laufen bis zu 16 Stunden pro Tag im simulierten Einsatzbetrieb, nur unterbrochen von Wartungsarbeiten, die am Prüfstand durchgeführt werden.

Obwohl das Gelände nicht ganz so weit ab vom Schuss ist wie etwa Peebles, läuft der Testbetrieb bei Bedarf rund um die Uhr. Nur wenn bei bestimmten Wetterverhältnissen Lärm in Palm Beach zu hören sein kann, wird nicht nachts getestet. Beschwerden unmittelbarer Nachbarn sind nicht zu befürchten, da das Gelände von Naturschutzgebieten umgeben ist. Pratt & Whitney verwaltet die Einrichtung so, als ob sie ebenfalls ein Teil davon ist. Ein Alligator auf dem Prüfstandgelände ist keine Seltenheit. Vor kurzem hat man sogar 12000 Karpfen in der Wasserlandschaft ausgesetzt, die das Seegras fressen sollen, welches ansonsten die Kühlwasservorrichtung für die Raketentriebwerks-Prüfstände von Pratt & Whitney Rocketdyne (Area E) verstopfen könnte.

F135 im Test

Pratt & Whitney Engine Center Bild 2

C14-Prüfstand für zivile Turbofans und F135. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Richtig futuristisch mutet der extra für das F135 der Lockheed Martin F-35 modifizierte Prüfstand C12 an, bei dem es erheblich lauter als bei den Getriebefans zugeht. „Hier können wir alle sechs Schubachsen messen“, sagt O’Neill stolz. Die zusätzlichen „Spinnenbeine“ waren für den Senkrechtstartmodus (STOVL) nötig. „Bei den genauen Schubmessungen darf sich nichts bewegen. Aber im STOVL-Betrieb wollte das Triebwerk den Prüfstand förmlich aus dem Boden reißen.“ Daher waren die tief im Boden verankerten Beine nötig.

Nachdem die Serienproduktion des F135 angelaufen ist, hat der Testbetrieb in West Palm Beach etwas abgenommen. Momentan stehen auf dem Prüfstand A9 Dauerläufe einer STOVL-Variante an. In der scheinbar kleinen Halle wirkt der Antrieb samt Liftfan und mehreren Lufteinlass-Schutzgittern wie ein gigantisches Insekt. Dabei ist trotz der geringen Bodenfreiheit dank eines Auffangsystems voller Senkrechtflugbetrieb möglich. Die Stände auf der rechten Seite weisen eine weitere Besonderheit auf: Vor und über den Hallen verläuft ein Leitungssystem, das - wenn gewünscht - von einer Industriegasturbine komprimierte Luft in die Einläufe führt und so Überschallbedingungen simuliert.

Entstehung der Testanlage

Pratt & Whitney Engine Center Bild 1

C12-Prüfstand für F135 mit seitlich abgewinkelten Beinen ausgestattet. Foto und Copyright: Pratt & Whitney  

 

Militärische Zwecke waren auch der Ursprung für die Entstehung der Anlage. In den 50er Jahren hatte Pratt & Whitney ein abgelegenes Testgelände für Geheimprogramme gesucht. Die Wahl fiel auf das Sumpfgelände, bei dessen Erschließung mehrere Bulldozer im Sumpf verloren gingen. Die Einrichtung wurde am 25. Mai 1958 eröffnet und befasste sich zunächst im Projekt „Suntan“ mit einem von Flüssigwasserstoff angetriebenen Turbojet für einen geplanten Lockheed-Aufklärer.

Später folgten auf dem heute 27,5 Quadratkilometer großen Areal verschiedene Raketentriebwerke. Von Hurricanes ist das Gelände bislang verschont geblieben. Für den Ernstfall gibt es aber Pläne, alle Einrichtungen zu sichern. Eine eigene Abteilung beobachtet zudem ständig das Wetter, um die teuren Anlagen rechtzeitig schützen zu können. Ohne die Prüfstände in West Palm Beach würde nämlich kein Triebwerk von Pratt & Whitney in die Luft gehen.

FLUG REVUE Ausgabe 12/2011



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