Optimierung der Verbrennung 22.12.2014, 06:55 Uhr

Endoskop ermöglicht Blick in aktive Flugzeugturbine

Mit Endoskopen schauen Forscher in die Brennkammer einer Flugzeugturbine. Dort können sie Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung erkennen, die Lärm verursachen und den Spritverbrauch erhöhen. Diese Analyse hilft den Konstrukteuren, Fehler zu beseitigen.

Produktion einer Flugzeugturbine bei Rolls-Royce: Die Ingenieure streben eine saubere Verbrennung an. Denn dann sinken Treibstoffverbrauch und Emission.
Foto: Rolls-Royce

Produktion einer Flugzeugturbine bei Rolls-Royce: Die Ingenieure streben eine saubere Verbrennung an. Denn dann sinken Treibstoffverbrauch und Emission.

Foto: Rolls-Royce

Wie durch ein extrem kleines Schlüsselloch lässt sich jetzt das komplexe Geschehen in der Brennkammer einer Flugzeugturbine beobachten. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben diese Technik entwickelt, um die Verbrennung zu optimieren. Das hat positive Auswirkungen in zweierlei Hinsicht.

Zum einen werden die Motoren leiser, weil Schwingungen reduziert werden, zum anderen sinken Spritverbrauch und damit Emissionen. Die Abgase enthalten außerdem weniger Kohlenwasserstoffe, weil sie vollständiger als bisher verbrennen. Optimal arbeitende Turbinen sind vermutlich auch langlebiger.

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Iventa Austria Personalwerbung GmbH-Firmenlogo
Wind and Site Engineer (m/f/d) Iventa Austria Personalwerbung GmbH
Hamburg Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in für Prozess- und Automatisierungstechnik MSR (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
NORD-MICRO GmbH & Co. OHG-Firmenlogo
Service Ingenieur - Fans (m/w/d) NORD-MICRO GmbH & Co. OHG
Frankfurt am Main Zum Job 
DIgSILENT GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik (w/m/d) Power System Modelling DIgSILENT GmbH
Gomaringen Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Elektrotechnik-Ingenieur Projektmanagement im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
IoT Senior Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
Midea Europe GmbH-Firmenlogo
Patent Engineer (m/f/d) Midea Europe GmbH
Stuttgart Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Elektroniker / Meister / staatlich geprüfter Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
POLYVANTIS-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker Elektrotechnik / Automatisierungstechnik (m/w/d) POLYVANTIS
Weiterstadt Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzleitwarte Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Meister der Elektrotechnik (m/w/d) als Bauaufsicht und Netzführung Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Elektromonteure (m/w/d) Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) C-ITS Entwicklung Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
Menlo Systems GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für die Produktion von Frequenzkämmen Menlo Systems GmbH
Planegg Zum Job 
STILL GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Embedded Software (m/w/d) STILL GmbH
Hamburg Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik - Netz- & Energietechnik, Smart Grid (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Inbetriebsetzungsleiter*in Leit-, Feld- und Automatisierungstechnik (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Versuchsingenieur Produktvalidierung (m/w/d) Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
Messe München GmbH-Firmenlogo
Meister / Ingenieur / in der Elektrotechnik als Technical Manager (m/w/d) Messe München GmbH
München Zum Job 

Laserblitze treffen Flammen in der Brennkammer

Die Analysetechnik basiert auf endoskopischen Sonden, die aus der Medizin bekannt sind und unter anderem bei Magenspiegelungen zum Einsatz kommen. Sie bestehen aus dünnen Glasfasern, durch die Laserblitze in die Flammen geschossen werden. Die verbrennenden Moleküle streuen die Lichtpartikel in alle Richtungen. Ein Teil landet wieder am Ausgangspunkt, dem Ende der Glasfasern, und wird aufgezeichnet. Gefilterte Raleigh-Streuung nennt sich dieses Verfahren.

Mit einer experimentellen transparenten Brennkammer testeten die DLR-Forscher das neue Analysewerkzeug. Bei echten Turbinen wird es etwas schwieriger. Sie haben oft 16 Brennkammern, die sich gegenseitig beeinflussen.

Mit einer experimentellen transparenten Brennkammer testeten die DLR-Forscher das neue Analysewerkzeug. Bei echten Turbinen wird es etwas schwieriger. Sie haben oft 16 Brennkammern, die sich gegenseitig beeinflussen.

Quelle: DLR

Aus den empfangenen Bildern aus der Brennkammer können die DLR-Forscher Rückschlüsse auf die Strömungen in den wabernden Flammen und ihre Temperatur ablesen, die in verschiedenen Zonen unterschiedlich ist. Sie vergleichen das gern mit einer Kerzenflamme, in der die unterschiedlichen Temperaturzonen unterschiedliche Farben haben. „Die endoskopische Messtechnik erlaubt uns, Daten zu erhalten, die vorher nicht für optische Messtechniken zugänglich waren“, sagt Guido Stockhausen vom DLR-Institut für Antriebstechnik.

Gefährliche Schwingungen

Bisher arbeiteten die Triebwerksforscher unter anderem mit einer einzelnen Brennkammer, die gläserne Wände hatte, sodass man das Flammenmeer beobachten konnte. Das habe zwar wichtige Erkenntnisse gebracht. Doch moderne Turbinen haben 16 und mehr Brennkammern, die sich gegenseitig beeinflussen. Es können beispielsweise Schwingungen entstehen, die den Wirkungsgrad reduzieren und die Turbine schädigen. Auch dieses Phänomen wird mit der neuen Messtechnik sichtbar und damit behebbar, etwa durch eine modifizierte Formgebung der Kammer oder Veränderungen an den Einspritzdüsen.

Die endoskopischen Sonden bestehen aus dünnen Glasfasern, die Laserblitze in die Verbrennungskammer schicken. Die verbrennenden Moleküle streuen die Lichtpartikel in alle Richtungen. Ein Teil wird aufgezeichnet, sodass sich Rückschlüsse auf den Verbrennungsprozess ziehen lassen.

Die endoskopischen Sonden bestehen aus dünnen Glasfasern, die Laserblitze in die Verbrennungskammer schicken. Die verbrennenden Moleküle streuen die Lichtpartikel in alle Richtungen. Ein Teil wird aufgezeichnet, sodass sich Rückschlüsse auf den Verbrennungsprozess ziehen lassen.

Quelle: DLR

Die DLR-Wissenschaftler interessieren sich auch für die Strömung der bis zu 2000 Grad Celsius heißen Verbrennungsgase am Übergang zu den Turbinenschaufeln. Die Konstrukteure wollen erreichen, dass die Gase möglichst ungehindert, also ohne Turbulenzen an ihren Arbeitsplatz gelangen.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.