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Turbine

Niederdruckturbine

Die Niederdruckturbine ist eine Paradedisziplin der MTU. Die technologische Bandbreite ist enorm: Sie reicht von konventionellen Niederdruckturbinen für Antriebe von Business-Jets über Leistungsturbinen für schwere Transporthubschrauber, großen konventionellen Niederdruckturbinen mit hohen Wirkungsgraden bis hin zu schnelllaufenden Niederdruckturbinen für den leistungsstarken Getriebefan.

Mit der technologischen Vorbereitung auf die Nachfolgegeneration heutiger Triebwerke soll auf lange Sicht die Technologieführerschaft gefestigt werden.

Die Zielsetzung ist für alle Konzepte eine ausgewogene Auslegung hinsichtlich:

Wirkungsgrad der Niederdruckturbine

Um bis zu 15 Prozent verringerte Strömungsverluste sollen in den nächsten Jahren den Wirkungsgrad der Niederdruckturbine steigern. Eine große Herausforderung angesichts der bereits hohen Wirkungsgrade. Für das Flugzeug bringt das einen bis zu 1,1 Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch.

Mehr Rechenleistung und neue Auslegungsprogramme ermöglichen künftig die dreidimensionale Gestaltung des Schaufelkanals unter Einbeziehung der Seitenwände und der Ausrundungsradien. Zur aerodynamischen Auslegung werden dabei numerische Optimierungsverfahren eingesetzt.

Für den Einsatz in großen Flughöhen wie bei Langstreckenflugzeugen und Business-Jets werden sowohl eine verbesserte Gestaltung der Schaufelprofile als auch Maßnahmen zur gezielten Grenzschichtbeeinflussung untersucht.

Niederdruckturbinen-Gewicht

Durch neue, leichte Werkstoffe können bis zu zehn Prozent Gewicht eingespart werden. Rotorschaufeln aus Titan-Aluminium sind bei gleicher Festigkeit nur halb so schwer wie die aus herkömmlicher Nickelbasislegierung. Das bedeutet ein gewaltiges Gewichtspotenzial für Schaufeln der Niederdruckturbine bei Einsatztemperaturen bis 800 Grad Celsius.

Bevor die Werkstoffe ausgetauscht werden können, müssen allerdings zahlreiche Fragen wie zum Beispiel nach der Lebensdauer unter realen Einsatzbedingungen oder dem optimalen Herstellverfahren geklärt werden.

Lärm der Niederdruckturbine

Fluglärm ist ein begrenzender Faktor des Luftverkehrs. Zwar sind die einzelnen Flugbewegungen in den letzten Jahren immer leiser geworden, allerdings hat deren Anzahl zugenommen. Hauptquellen des Lärms sind Triebwerke, Fahrwerk und die das Flugzeug umströmende Luft.

Gemäß den ACARE-Zielen müssen die Triebwerke der nächsten Generation zehn ENPdB (subjektiv halbe Lautstärke) leiser werden.

Um den Anteil der Niederdruckturbine bei bestimmten Betriebszuständen, wie dem Anflug, gering zu halten, werden eine Reihe von Maßnahmen zur Lärmminderung in einer eigens dafür aufgebauten Versuchsturbine untersucht, zum Beispiel die 3D-Profilierung von Turbinenschaufeln.

Herstellkosten für die Niederdruckturbine

Die Niederdruckturbine trägt signifikant zu den Triebwerkskosten bei, je nach Größe und Konzept des Triebwerks mit 15 bis 20 Prozent. Zur Senkung der Herstellkosten forscht die MTU nach neuen Bauweisen mit reduzierter Komplexität sowie kosten-günstigeren Werkstoffen für hohe Temperaturen.

 
 
© MTU Aero Engines AG 2014