Ziel des Projekts Composite Fan Aerodynamic, Aeroelastic and Aeroacoustic VAlidation Rig (CA3ViAR) ist die Entwicklung eines Low-Speed-Fans (LSF), der Instabilitäten entwickelt, die für Fans in UHBR-Triebwerken (ultra-high-bypass-ratio) von Zivilflugzeugen repräsentativ sind. Im Rahmen des Projekts werden umfangreiche experimentelle Tests zur Messung der aerodynamischen, aeroelastischen und aeroakustischen Leistung unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen durchgeführt. Die daraus resultierenden Modelle, Daten und Dokumente werden als offener Testfall veröffentlicht, was in der Triebwerksfanforschung einzigartig ist.
Diese Low-Speed-Fans stellen aus aerodynamischer und struktureller Sicht neue Herausforderungen dar. Das höhere Bypass-Verhältnis (BPR) verringert den Pumpgrenzabstand und erhöht das Flatterrisiko. Gleichzeitig wirkt sich der größere Fan-Durchmesser auf das Gondeldesign aus, was erhebliche Auswirkungen auf den Luftwiderstand und die Verzerrung der Zuströmung an der Aerodynamic Interface Plan (AIP) bei Teillastbedingungen und Seitenwind hat. Durch die Verringerung der Drehzahl werden die Schaufeloberflächen aerodynamisch hoch belastet, während der zunehmende Durchmesser des Fans und die Gewichtsreduzierung der Fanschaufeln selbst zu schlankeren Schaufelstrukturen führen. Daher ist die Verwendung leichterer und steiferer Werkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkter Polymere (CFK) anstelle der herkömmlichen Titanlegierungen unerlässlich. Diese Werkstoffe bieten mehr Freiheitsgrade bei der Konstruktion des Ventilators im Hinblick auf eine "maßgeschneiderte" Steifigkeits- und Trägheitsverteilung über die Schaufelspannweite. Dies erfordert die Entwicklung zuverlässigerer und genauerer Methoden für die aerodynamische, aeroakustische und aeroelastische Auslegung von Triebwerksfans.
Die Kooperationspartner für dieses Projekt sind IBK-Innovation, die Leibniz Universität Hannover, DREAM Innovation und Adamant Composites.
Das Projekt begann im September 2019 und hat eine Laufzeit von 48 Monaten.
Dieses Projekt wurde von Clean Sky 2 Joint Undertaking (JU) im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 864256 finanziert. Das Gemeinsame Unternehmen erhält Unterstützung aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union und von anderen Mitgliedern des Gemeinsamen Unternehmens Clean Sky 2 als der Union.
Torben Eggers, M.Sc.