Die Turbine und die Brennkammer

Das Flugzeugtriebwerk

Die einzelnen Komponenten und unsere fachspezifische Expertise

Brennkammer

Die Brennkammer ist eines der zentralen Elemente eines jeden Triebwerks. Hier findet der eigentliche Verbrennungsprozess statt. Der Pilot kann durch eine Regulierung des Treibstoffflusses den thermodynamischen Prozess des Systems direkt beeinflussen.

Aufgrund der sehr hohen Temperaturen von bis zu 2200 °C im inneren der Brennkammer sind eine Vielzahl von Kühlungsmechanismen unerlässlich. Es werden vorwiegend Materialien aus Keramik verwendet, die durch Kühlfilme und Wärmedämmschichten (TBCs) gekühlt werden.

Was bietet das Fraunhofer IPT?

Das Fraunhofer IPT weist eine herausragende Expertise in der Verarbeitung neuartiger und komplexer Geometrien und Werkstoffe auf. Hierzu gehören im Brennkammerbereich vornehmlich hochwarmfeste Keramikwerkstoffe.

Turbine

Die Hauptaufgabe der Turbine besteht darin, den Verdichter im vorderen Bereich des Triebwerks anzutreiben. Anders als beim Verdichter überträgt die Turbine somit keine Energie auf das Fluid, sondern wandelt die Energie des Fluids in mechanische Wellenarbeit um.

Ähnlich wie der Verdichter setzt sich die Turbine aus Stufen (Stator und Rotor) zusammen. Im Allgemeine verfügt die Turbine über vergleichsweise weniger Stufen, wobei Stator und Rotor in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind. Denn in der Turbine kann pro Stufe mehr Energie übertragen werden als im Verdichter. Ein negativer Druckgradient stabilisiert die Strömung innerhalb der Turbine und vermeidet Strömungsabrisse.

Die thermische Belastung ist vor allem in der Hochdruckturbine nahe der Brennkammer groß. Deshalb sind hier hochwarmfeste Materialien und Methoden zur Kühlung der Schaufel erforderlich. Die Turbineneintrittstemperatur ist in Kombination mit den Totaldruckverhältnissen ein zentraler Faktor für die inneren Wirkungsgrade.

Für den Hochdruckbereich werden in aktuellen Forschungsprojekten Keramiken wie auch CMC-Werkstoffe verwendet, während für den Niederdruckbereich aufgrund des geringen Gewichts intermetallische Verbindungen wie Titan-Aluminid eingesetzt werden.

Die komplexe innere Kühlgeometrie von Schaufeln und Scheiben erfordert eine Fertigung in klassisch getrennter Schaufel-Scheibe-Kombination.

Was bietet das Fraunhofofer IPT?

Das Fraunhofer IPT verfügt über eine besondere Expertise in der Fertigung von Einzelschaufeln und Scheibennuten. Scheibennuten werden nach dem Räum- oder EDM-Verfahren gefertigt.