JET2SHAFT - Konzeptstudie zur Überleitung eines Mikro-Strahltriebwerks in ein Wellenleistungstriebwerk im Bereich 20 bis 40 kW
Kurzbeschreibung
Ausgangspunkt / Motivation
Die Anwendung von Drohnen als unbemannte Luftfahrzeuge (UAV = unmanned aerial vehicles) für privaten sowie kommerziellen Gebrauch nimmt ständig an Bedeutung zu. Für den Antrieb einer Drohne stehen verschiedene Technologien, mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen zur Verfügung: Elektromotor, Verbrennungsmotor, Gasturbine. Zumindest beim Verlauf des Drehmomentes über der Drehzahl sowie bei den Vibrationen bietet die Gasturbine als Antrieb wesentliche Vorteile gegenüber dem Verbrennungsmotor. Darüber hinaus wirken sich das vergleichsweise hohe Gewicht von Elektromotoren und Batterien in jeder Luftfahrtanwendung negativ aus. Eine grobe Sondierung des Marktes für kleine Gasturbinen ergab allerdings, dass im Leistungsbereich von 20 bis 40 kW keine Wellenleistungstriebwerke verfügbar sind.
Ziel
- Übersicht über die aktuell am Markt erhältlichen Strahltriebwerke und Wellenleistungsgasturbinen im kleinen Leistungsbereich.
- Auswahl eines Mikro-Strahltriebwerks für die Überleitung in ein Wellenleistungstriebwerk im Bereich 20 bis 40 kW.
- Thermodynamische Kreisprozessrechnung unter Berücksichtigung der Daten des Mikro-Strahltriebwerks und Grobauslegung der Nutzleistungsturbine.
- Anbahnung von Kontakten zu Herstellern von Mikro-Strahltriebwerken.
Inhalt
Inhalt des Projekts ist eine Konzeptstudie zur Überleitung eines Mikro-Strahltriebwerks in ein Wellenleistungstriebwerk im Bereich 20 bis 40 kW.
Methodik / Vorgehensweise
Im Rahmen einer Kreisprozessrechnung sollen die Anforderungen an die neu zu entwickelnde Nutzleistungsturbine sowie die Auswirkung von effizienzsteigernden Maßnahmen auf das Gesamtsystem beurteilt werden. Neben der Auslegung der Nutzleistungsturbine soll die Eignung der am Institut vorhandenen Laborinfrastruktur zur Ermittlung des Kennfeldes eines kleinen Wellenleistungstriebwerkes untersucht werden.
Erwartete Ergebnisse
In einem Folgeprojekt soll gemeinsam mit einem Hersteller ein auf dem Markt befindliches Mikro-Strahltriebwerk in ein hocheffizientes Wellenleistungstriebwerk für den Einsatz in Beobachtungsdrohnen bis 25 kg Betriebsmasse weiterentwickelt werden.