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DLR Verdichterprüfstand

Ein besonderes Versuchslabor

Im Institut für Antriebstechnik des DLR in Köln forschen Wissenschaftler in den Hallen des Verdichterprüfstands nach Möglichkeiten, Flugzeugtriebwerke leiser und effizienter zu gestalten. Doch die Versuchsanlage für sich ist schon eine besondere Maschine. // Von Nils Gockel und Guido Wermelskirchen

4.2.2013 // Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR in Köln-Porz haben eine Möglichkeit gefunden, Flugzeugtriebwerke leiser und effizienter zu machen. Wissenschaftler der Abteilung "Fan und Verdichter" am Institut für Antriebstechnik forschen daran im Verdichterprüfstand auf dem DLR-Gelände am Rande von Köln.

Ein Gefängnis für die Luft

Von außen sieht dieser Prüfstand relativ unscheinbar aus. Bis auf einen Turm, der ein wenig an einen Wachturm eines Gefängnisses erinnert. Durch diesen Turm wird Luft in eine Luftberuhigungskammer gesaugt. Diese Kammer mit einem Durchmesser von acht Metern und einer Länge von 18 Metern ist komplett mit weißem Schaumstoff ausgekleidet. Diese Kammer sorgt dafür, dass sich die beim Ansaugen entstehenden Luftverwirbelungen beruhigen.

Die Luft wird darauf durch einen Ansaugschnabel zum dahinter eingespannten Prüfling geführt. Prüflinge sind hierbei Teile von Turbinen wie Luftverdichter oder Fans. Als Fan bezeichnet man einen Rotor innerhalb einer Turbine. Der Fan ist der von außen sichtbare Teil einer Flugzeugturbine. Er erinnert stark an Propellern klassischer Flugzeuge.

An diesem Prüfling wird dann getestet, wie der betreffende Fan oder Verdichter reagiert, wenn Luft mit unterschiedlich starkem Druck darauf trifft. Wird er lauter oder leiser? Was passiert, wenn man ihn schneller oder langsamer dreht? Moderne Messtechnik ermöglicht es den Forschern, selbst kleinste Unterschiede zu messen.

Energie von hunderttausend Glühbirnen

Um die unterschiedlichen Möglichkeiten genauestens simulieren zu können, nutzt das DLR nach dem Prüfling installierte Getriebekupplungen, um die Drehzahlen jederzeit begrenzen oder erhöhen zu können. Zwei fünf Megawatt-Generatoren erzeugen die Energie um die nötigen Drehzahlen von bis zu 8000 Umdrehungen pro Sekunde zu erzielen. Das entspricht der Leistung einer großen Elektrolokomotive oder der von hunderttausend Glühbirnen à 100 Watt. In einem richtigen Flugzeugtriebwerk würde dieses Kraft direkt von der Turbine an den Fan weitergeleitet werden.

Bei heutigen Triebwerken ist der Schub der Turbine nur noch zu zehn Prozent daran beteiligt das das Flugzeug in der Luft bleibt. Sogenannte Nebenstromtriebwerke nutzen die großen Mengen an Luft die der Fan in das Turbinengehäuse zieht um den Auftrieb zu gewährleisten.

Das Ende einer stürmischen Reise

Wenn der Luftstrom den zu prüfenden Verdichter oder Fan durchlaufen hat, verlässt er den Versuchsaufbau durch eine Abluftberuhigungszone. Dabei werden 100 Kilogramm Luft pro Sekunde in die Abluftberuhigungszone gepumpt. An deren Ende wird sie von einem 1,2 Megawatt-Generator erneut beschleunigt damit gelangt sie an das Ende des Versuchsaufbaus. Um wieder ins Freie zu gelangen, durchläuft sie eine Rohrstrecke. Sie passiert einen Schalldämpfer und wird schließlich durch einen Abluftturm ausgestoßen. Im Falle von Komplikationen steht ein weiterer Abluftturm zur Verfügung damit die stark beschleunigte Luft schnell ins Freie gelangen kann. 

technikjournal.de-Autor Nils Gockel              technikjournal.de-Autor Guido Wermelskirchen

Nils Gockel // Guido Wermelskirchen

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