Atmosphärische Luft ist stets durch Partikel verunreinigt. Turboflugtriebwerken dient diese Luft als Arbeitsmedium. Durch Ablagerung der Partikel nimmt die aerodynamische Güte der Turbomaschinenbeschaufelung mit zunehmender Betriebsdauer ab. Die betroffene Turbomaschine und folglich die gesamte Gasturbine erfahren eine zeitlich fortschreitende Leistungsverschlechterung.
Die Entwicklung einer Methodik zur Modellierung der zeitlich fortschreitenden Leistungsverschlechterung von Triebwerksverdichtern aufgrund der Ablagerung von Partikeln ist Gegenstand dieser Arbeit. Hierzu wird ein geeignetes Berechnungsmodell formuliert, welches das Problem mit einer handhabbaren Anzahl an Parametern beschreibt. Mit Hilfe eines Experiments werden die unbekannten Modellparameter bestimmt. Die Übertragbarkeit der experimentellen Ergebnisse auf ausgeführte Maschinen ist gegeben. Die Eignung der Methodik wird durch exemplarische Anwendung des Berechnungsmodells auf einen ausgeführten zehnstufigen Hochdruckverdichter unter repräsentativen Betriebsbedingungen nachgewiesen.
Die Methodik legt damit den Grundstein für die Weiterentwicklung zustandsbasierter Instandhaltungsstrategien für Turboflugtriebwerke. Sind Daten über die Flugmissionen und die Bedingungen an den Flughäfen bekannt, ist eine Modellierung der Leistungsverschlechterung aufgrund von Ablagerung zum Zwecke der Nachrechnung oder Vorhersage möglich.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Die Leistungsverschlechterung von Triebwerken beeinflusst die direkten Betriebskosten von Flugzeugen über Instandhaltungs- und Treibstoffkosten. Diese Kosten können durch eine effektive Planung von Instandhaltungsmaßnahmen reduziert werden. Dazu ist das Verständnis der Ursache der Leistungsverschlechterung auf Basis von Flugdaten wichtig. Flugdaten ermöglichen den Triebwerkszustand fortlaufend zu diagnostizieren. Auf Basis dieser Diagnose könnten die Ursachen der Leistungsverschlechterung identifiziert und eine Prognose des zukünftigen Zustandsverlaufs für einzelne Triebwerke erstellt werden.
Grundlage für diese Diagnose und Prognose bilden Verschlechterungsmodelle, die den Verschlechterungsprozess auf Ebene der Verschleißmechanismen beschreiben. Die Quantifizierung des Beitrags der Verschleißmechanismen zur Leistungsverschlechterung eines einzelnen Triebwerks auf Basis von Flugdaten ist immer noch eine Herausforderung. In dieser Arbeit wird daher eine Methodik mit dem Ziel entwickelt, diesen Beitrag zu quantifizieren. Die Methodik wird exemplarisch auf die Flugdaten einer Flotte angewandt.
Aktualisiert: 2019-12-27
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