Hochintegrale Aero-Thermische Turbinenauslegung (HoATT)

Abstract

Im Vorhaben HoATT stand die ganzheitliche Turbinenauslegung im Vordergrund. Ziel war es, in den hochintegralen Auslegungskonzepten alle wichtigen Disziplinen (u.a. Konstruktion, Aerodynamik, Strukturmechanik, Luftsystem und Wärmetechnik) in die Designoptimierung einzubinden, um vor allem den Kühlluftverbrauch zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen. Dazu wurden 2 Hauptarbeitspakete bearbeitet. Die Ziele in Hauptarbeitspaket (HAP) 1 waren die weitere Automatisierung in der aerodynamischen Vorauslegung sowie die Entwicklung und Prozessintegration stochastischer Auslegungsmethoden. Dies sollte effizientere Sensitivitäts- und Robustheitsanalysen im Vergleich zu deterministischen Verfahren ermöglichen. Die bisher verwendeten 2D-Luftsystem- und Wärmetechnik-Modelle sollten auf 3D-CFD-Modelle erweitert werden. Eine innovative Turbine kann so schneller und weniger konservativ ausgelegt werden und somit kann u.a. Gewicht eingespart werden. In Hauptarbeitspaket (HAP) 2 wurde ein neues Kavitätendesign entwickelt und am Prüfstand der Leibniz Universität Hannover (LUH) getestet. Es wurden zudem effiziente und robuste Turbinenschaufelprofile analysiert, bestehende Designgrenzen überprüft (Testing an der Universität der Bundeswehr München) und erweitert. Mit dem Ziel kompakter Abmessungen wurden ein kleines Kerntriebwerk, ein höheres Bypassverhältnis, und somit die Erhöhung des Wirkungsgrades und eine Lärmreduktionen ermöglicht.