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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
infraSignal GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Steuerkabel (m/w/d) infraSignal GmbH
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur im Brückenbau für Neubau-, Ausbau- und Erhaltungsmaßnahmen (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) für die Projektleitung von Brücken und Ingenieurbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleiter (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Lärmschutzbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Projektleiter (w/m/d) Planung Die Autobahn GmbH des Bundes
PFINDER KG-Firmenlogo
Produktentwickler (m/w/d) Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung PFINDER KG
Böblingen Zum Job 
Hitzler Ingenieur e.K.-Firmenlogo
Projektleiter im Bau-Projektmanagement (m/w/d) Hitzler Ingenieur e.K.
Düsseldorf Zum Job 
WTM ENGINEERS GMBH-Firmenlogo
BIM-Modeler (m/w/d) für den Bereich Ingenieurwasserbau WTM ENGINEERS GMBH
Hamburg, Kiel, Rostock Zum Job 
Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Master / Diplom in Physik oder Elektrotechnik als Vertriebsingenieur/in für Bereich Analytical (m/w/d) Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Herrsching am Ammersee Zum Job 
Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus-Firmenlogo
Referentin/Referent (m/w/d) im Referat "Straßenbau" Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur Mechanik (m/w/d) Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Elektrotechnik Wartung / Instandhaltung (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
Städtisches Klinikum Dresden-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Städtisches Klinikum Dresden
Dresden Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Singapur, Stuttgart, Berlin, München Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Applikationsingenieur (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Process Engineer (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl ZEISS MultiSEM-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektronik (m/w/x) Carl ZEISS MultiSEM
Oberkochen Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Versorgungstechnik und Gebäudeautomation Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Elektro- bzw. Nachrichtentechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
GEBHARDT Fördertechnik GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsprojektleitung Robotik & Lagerfahrzeuge (m/w/d) GEBHARDT Fördertechnik GmbH
Sinsheim 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.