Lufo4 - Tolerant Airfoils

Betreuer: Dipl.-Ing. Jörg Hartmann & Dipl.-Ing. Katharina Winter

Zielsetzung

Bei der Entwicklung von Turboflugtriebwerken ist für jedes Bauteil eine integrierte Optimierung von teils widersprüchlichen Anforderungen von Aerodynamik, Strukturmechanik und Fertigung notwendig. Aufgrund des in der kurzen Entwicklungszeit nur begrenzt zur Verfügung stehenden Wissens, können jedoch häufig nicht alle Optimierungspotentiale ausgeschöpft werden. So werden auch heute noch Bauteile nach Erfahrungswerten ausgelegt.

Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der Industrie werden deshalb am Institut detaillierte Untersuchungen zum Einfluss von Fertigungsverfahren auf die aerodynamischen und strukturmechanischen Eigenschaften von Verdichterbauteilen durchgeführt.

Hauptziel ist, Sensitivitäten zu ermitteln und bereitzustellen, um Wissenslücken in dem oben genannten Bereich zu schließen, historisch tradierte Auslegungsregeln zu überprüfen (ggf. zu ersetzen) und eine größere Unabhängigkeit von Erfahrungswerten zu schaffen. Hierdurch soll eine Optimierung der Fertigungs- und Reparaturverfahren im Hinblick auf Vereinfachungen und Kosteneinsparungen erzielt werden.

Vorgehensweise

In einem ersten Schritt werden die geometrischen Schaufelmerkmale definiert, von denen im Idealfall die Fertigungs- und Reparaturkosten stark aber die aerodynamischen und strukturmechanischen Eigenschaften nur schwach abhängig sind.

Im Rahmen der nachfolgenden Teilaufgabe werden diese Abhängigkeiten durch Sensitivitätsuntersuchungen quantifiziert. Um dies zu erreichen, werden die im ersten Schritt definierten Merkmale und deren unterschiedliche Ausprägung aerodynamisch mit Hilfe von CFD Rechnungen und Windkanaluntersuchungen überprüft. Ziel ist es, die Sensitivitäten, d.h. die funktionalen Zusammenhänge zwischen den Merkmalsausprägungen und den aerodynamischen Eigenschaften, zu quantifizieren.

Die Arbeitsinhalte unterteilen sich dementsprechend in zwei Aufgabenteile: Zum einen die analytische Untersuchung der Sensibilität von Profilen auf Zeichnungs-Toleranzen und -Abweichungen mittels CFD und zum anderen die Verifikation der Simulationsergebnisse im ebenen Gitterwindkanal des Institutes.

Projektpartner

Das Projekt wird im Rahmen eines Luftfahrtforschungsvorhabens (Lufo4) gefördert und in Kooperation mit der MTU Aero Engines GmbH  durchgeführt.