Projekt Kleingasturbine - JETSDREAM

     „Jet Engine Test Stand for Data Recording, Evaluating And Monitoring"

Projektvorstellung

Kleingasturbine ILR KGT 100

© TUB F1

Innerhalb des Fachgebietes Luftfahrtantriebe am Institut für Luft- und Raumfahrt (ILR) in Berlin sind wir eine eigenverantwortliche, studentische Initiativgruppe, die sich mit interessanten und herausfordernden Arbeiten an einer vollständig eigenentwickelten und konstruierten Kleingasturbine beschäftigt.
Ein erster Prototyp der Kleingasturbine wurde 2007 in Form einer Projektwerkstatt entwickelt. Das jetzige Projektteam beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung und Optimierung aller Komponenten dieser Turbomaschine, um unter anderem den Betrieb, das Design, die Funktion einzelner Systeme, die Sicherheit und den Wirkungsgrad zu optimieren. Für den weiteren Testbetrieb der modifizierten Kleingasturbine einer zweiten Generation wird ein neuer Versuchs- und Teststand innerhalb der zum Fachgebiet gehörenden Turbinenhalle aufgebaut.

Kleingasturbinen wurden bereits für die verschiedensten Anwendungsgebiete entwickelt und eingesetzt so z.B. in der allgemeinen Luftfahrt bspw. als APU, dem Automobilbau, als autarke Energiequelle sowie in kleineren Abmessungen im Modellbau. In diesem Projekt wurde eine erste Kleingasturbine entwickelt, die in der projektierten Form so noch nicht existiert.

Es wurde eine einzigartige Bauform als Versuchsträger mit integriertem Teststand angestrebt. Diese Kleingasturbine wurde, in Anlehnung an große Triebwerke derart entwickelt, dass mit ihr Schub erzeugt werden kann. Das Messen, Überwachen und Darstellen von thermodynamischen Zustandsgrößen, wie z.B. Druck und Temperatur sowie leistungsspezifischen Größen, wie Massendurchsatz, Drehzahl und Schub, stehen für uns im Vordergrund. Erst mit den daraus abgeleiteten Erkenntnissen können die in den diversen Lehrveranstaltungen vermittelten theoretischen Kenntnisse praktisch nachgewiesen und verständlich gemacht werden. Genau hierin unterscheidet sich das Projekt Kleingasturbine von bereits existierenden Miniaturtriebwerken und ähnelt doch gleichzeitig serienmäßig ausgeführten Luftfahrttriebwerken, welche mit Hilfe der oben genannten Parameter oftmals elektronisch gesteuert und geregelt werden.

Des Weiteren sind verschiedene Möglichkeiten für interessante wissenschaftliche Untersuchungen gegeben. Ein wichtiger Aspekt für weitere Forschungsarbeiten ist unter anderem der sehr geringe Kostenanteil des Kerosins im Betrieb durch den niedrigen Treibstoffverbrauch sowie die durch den modularen Aufbau gegebenen Möglichkeiten einzelne Prozessparameter schnell und kostengünstig zu variieren.

Innerhalb des Projektes werden alle wichtigen Aspekte der modernen Ingenieurswissenschaften in einer, für den Universitätsbetrieb, unkonventionellen Form vermittelt. In der eigenverantwortlichen Projektarbeit werden interdisziplinäre Zusammenarbeit, Planung, Entwurf, Berechnung, Simulation, Werkstoffauswahl, Konstruktion, Erprobung, Optimierung und nicht zuletzt wirtschaftliche Aspekte anhand einer komplexen technischen Problemstellung trainiert. Diese Sachverhalte sind, neben den reinen theoretischen Betrachtungen, ebenso für die technisch didaktischen Grundlagen in der Lehre von besonderer Bedeutung.

Historie und Ausblick

Das Projekt Kleingasturbine wurde 2005 als eigenverantwortliche studentische Initiativgruppe in Form einer Projektwerkstatt am Institut für Luft- und Raumfahrt gegründet und zunächst von Herrn Prof. Jürgen Thorbeck betreut. Nach Wiederbesetzung des Fachgebietes Luftfahrtantriebe durch Herrn Prof. Dieter Peitsch im Jahr 2006 wurde das Projekt unter dessen Leitung fortgeführt.

Das Projektteam beschäftigt sich mit der vollständigen Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Versuchsdurchführung einer Kleingasturbine. Im Jahr 2007 wurde eine erste Kleingasturbine fertiggestellt und 2008 in vielen Versuchsläufen getestet.

Die ersten Erfahrungen und Ergebnisse aus diesen Testläufen und aus den aktuellen Testläufen im November 2009 werden verwendet, um das bestehende System zu analysieren und wichtige Modifikationen an der vorhandenen Kleingasturbine vorzunehmen.

Die besonderen Entwicklungsschwerpunkte liegen derzeit im Bereich Brennkammerdesign und Simulation, Ölsystems und in der Implementierung neuer Messsensoren in das aktuelle Design. Durch weitere Testläufe nach Inbetriebnahme mit den durchgeführten Modifikationen sollen die gewonnenen Erkenntnisse zur Optimierung und Verbesserung der gesamten Kleingasturbine genutzt werden, um daraus eine Kleingasturbine zweiter Generation zu entwickeln. Für diese Entwicklungs- und Forschungsarbeit steht zur Analyse und Vergleich eine kommerziell serienproduzierte Kleingasturbine aus dem Modellbau zur Verfügung.