Airbus testet CFM offen

Jan 11, 2024

Die offene Lüfterarchitektur ist eine Schlüsselkomponente des Technologieentwicklungsprogramms „Revolutionary Innovation for Sustainable Engines“ (RISE) des Flugzeugtriebwerksherstellers CFM International (früherer Beitrag), das darauf abzielt, eine Reihe neuer Technologien für zukünftige Triebwerke zu demonstrieren und zu reifen, die in Betrieb genommen werden könnten bis Mitte der 2030er Jahre.

Die offene Fan-Technologie wird auch im Mittelpunkt einer großen Airbus-Flugdemonstrationskampagne stehen, die in Zusammenarbeit mit CFM in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts durchgeführt wird. Das gemeinsame Demonstrationsprogramm wird gemeinsame Flugtestressourcen nutzen. Der vorläufige Plan sieht vor, dass CFM Triebwerksbodentests sowie Flugtestvalidierungen im Flight Test Operations Center von GE Aviation in Victorville, Kalifornien, durchführt.

In der zweiten Hälfte des Jahrzehnts wird eine zweite Phase von Flugtests in der Airbus-Flugtestanlage in Toulouse, Frankreich, durchgeführt. Für diese Tests wird das offene Fan-Triebwerk unter der Tragfläche eines speziell konfigurierten und instrumentierten A380-Testflugzeugs montiert.

Die gemeinsamen Ziele von Airbus und CFM für die offene Fan-Joint-Demonstration am A380 sind umfangreich. Zu den übergeordneten Zielen gehören: Bewertung der Effizienz und Leistung des offenen Lüfterantriebs in einem Flugzeug; Beschleunigung und Reife von Technologien durch Bodentests; Beurteilung der Flugzeug-/Triebwerksintegration und Aerodynamik (Schub, Luftwiderstand, Lasten); und Bewertung des internen und externen Geräuschpegels.

Vorhersagefähigkeiten sind der Schlüssel, um das richtige Design zu finden, das sowohl die Treibstoffeffizienz als auch die akustischen Ziele erfüllt (für die Gemeinden rund um Flughäfen und auch für Passagiere in der Kabine). Da das Triebwerk und der Flügel von CFM sehr eng gekoppelt sein werden, müssen diese Fähigkeiten in enger Zusammenarbeit entwickelt werden.

Darüber hinaus werden Airbus und CFM zusammenarbeiten, um den Einsatz hybridelektrischer Fähigkeiten zu verstehen und die Kompatibilität mit 100 % nachhaltigem Flugtreibstoff (SAF) sicherzustellen.

Vorbereiten der Hardware für Flugtests. Bevor jedoch eines der oben genannten Ziele untersucht werden kann, ist bis zum ersten Demonstrationsflug in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts eine intensive Phase ingenieurtechnischer Vorarbeiten geplant.

Zunächst müssen wir die flugphysikalischen Einschränkungen, das Design und die Bewertungen für die Installation des Triebwerks zur Flugtestdemonstration (FTD) ermitteln. Dazu gehören: Definition der „Aerolinien“ des Pylons (d. h. der Aerodynamik und physikalischen Geometrien), Bewertung der Lasten, Handhabungsqualitäten und Leistung sowie Vorbereitung der Modellierung zur Unterstützung der Flugtestanalyse.

Darüber hinaus werden der Pylon mit den Motorhalterungen und der Befestigung gemeinsam so konzipiert, dass das Gewicht und die Vibrationsübertragung auf die Kabine sowie die Integration des Motorsystems minimiert werden. Auch die Rumpfstruktur, die durch den Aufprall auf das Antriebssystem beeinflusst wird, wird untersucht.

Außerdem müssen verschiedene Flugzeugsysteme modifiziert und vorbereitende Tests durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Verhalten des A380-Flugtestflugzeugs mit eingebautem offenen Fan-Triebwerk für die Flugfreigabe und die Datenvalidität gut verstanden werden kann.

Zu den spezifischen Schwerpunkten gehören: Energiemanagement (einschließlich Kompatibilität offener Lüfter mit Hybrid-Elektro-Flugzeugarchitekturen); Integration der Motorsteuerungssysteme; Optimierung der Flugsteuerung; Kraftstoffverteilung; Schwingungsanalyse und Instrumenteninstallation.

Sobald alle diese Aktivitäten abgeschlossen sind, können wir mit der nächsten Phase fortfahren, nämlich der physischen Herstellung und Montage der Modifikationen am Flugzeug, einschließlich des neuen maßgeschneiderten Pylons. Anschließend werden spezifische Tests an Triebwerkskomponenten durchgeführt, um das für die endgültige Flugfreigabe des Gesamtpakets erforderliche Dossier zu unterstützen.

Im Inneren des Flugzeugs werden Arbeitsplätze für engagierte Flugtestingenieure und -techniker installiert, die die Leistung der verschiedenen installierten Missionssystemsensoren während des Fluges überwachen und messen. Zu diesem Zweck wird das Flugzeug umfassend mit Hunderten von Sensoren ausgestattet, darunter Mikrofone, Beschleunigungsmesser, statische Drucksensoren und Kameras.

Offener Fan-Hintergrund. Mitte der 1980er Jahre entwickelte und testete GE den Triebwerksdemonstrator GE36 „Unducted Fan“ (UDF). Der GE36 UDF basierte auf einem vorderen Lüfter, der von einer speziellen Turbine angetrieben wurde, während der hintere Lüfter von einer anderen Turbine angetrieben wurde, die sich in die entgegengesetzte Richtung drehte.

Der GE36 UDF-Demonstrator auf dem Bodenteststand im Jahr 1985.

Spulen wir vor zum Jahr 2017, als Safran im Rahmen einer europäischen Clean-Sky-Initiative ein revitalisiertes „Contra-Rotating-Open-Rotor“ (CROR)-Konzept entwickelt und es anschließend am Boden getestet hat. CROR und GE36 waren beide Pusher-Konfigurationen (Flügel an der Rückseite) mit zwei Sätzen Lüfterflügeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehten.

Safran CR.

Aufbauend auf der CROR-Forschung enthält der Open-Fan-Demonstrator von CFM viele Verbesserungen und Vereinfachungen. Hierbei handelt es sich um eine Abzieherkonfiguration (Klingen vorne), bei der sich der hintere Satz Klingen nicht dreht.

Bei diesen hinteren Rotorblättern handelt es sich praktisch um einen Satz von „Statoren“ mit variabler Steigung, die den vom rotierenden vorderen Satz erzeugten Schubluftstrom effizient manipulieren können und gleichzeitig die mechanische Komplexität, das Gewicht und die Geräuschentwicklung weiter reduzieren. Mit dieser Änderung kann das Triebwerk den Luftstrom so lenken, dass es mit Geschwindigkeiten fliegt, die denen herkömmlicher Turbogebläse-Triebwerksarchitekturen entsprechen, und den Passagieren ein verbessertes Kabinenerlebnis bietet.

Gepostet am 22. Juli 2022 in Luft- und Raumfahrt, Motoren, Markthintergrund | Permalink | Kommentare (1)