SINATRA: BHT Berlin

Seeding-Free, Non-INtrusive Aero-engine disToRtion meAsurements

Drei Abbildungen: Oben links: Ein 40 Millimeter großer Kreis gefüllt mit roten, blauen und weißen Pixeln in unterschiedlicher Intensität. Daneben eine Skala von 960 bis 980 Hektopascal, die sich von hellblau zu dunkelrot färbt. Oben rechts: Ein 40 Millimeter großer Kreis gefüllt mit roten, gelben und weißen Pixeln in unterschiedlicher Intensität. Daneben eine Skala von 285 bis 310 Grad Kelvin, die sich von dunkelrot zu hellgelb färbt. Unten: Aufbau zur Messung vom ersten bis zum letzten Schritt. Einzelne Elemente mit Beschriftungen: (a) inlet nozzle, flow straightener, pressure tap, beam dump, lightsheet generator, lightsheet, test section, temperature tap, divergin section, vibration damper, muffler, to exhaust, fan. (b) optical interface, light sheet generator, light sheet @ 135° — Oben links: Messung des statischen Drucks. Lokale Unterschiede sind hier sehr schwach ausgeprägt. Im Zentrum ist die für eine Drallströmung typische Druckabsenkung zu sehen. Ansonsten werden vor allem Rauschen und Messartefakte sichtbar. Diese liegen allerdings nur bei etwa 5 Hektopascal, was als relativ kleiner Wert anzusehen ist und so die gute Messgenauigkeit der FRS-Methode belegt. Es sei betont, dass es sich hier um den statischen Druck handelt, der sich mit keiner anderen Messtechnik als FRS erfassen lässt. Oben rechts: Rohrströmung mit einer per Elektroheizung erzeugten heißen Strähne (heller Bereich). Bemerkenswert ist die gute Auflösung der relativ kleinen Temperaturerhöhung von ca. 20 Grad Kelvin. Unten: Aufbau zur Messung von Strömungsgeschwindigkeit, Druck und Temperatur in einem Rohwindkanal mittels gefilterter Rayleigh-Streuung (FRS) sowie Vergleichsmessungen mittels Laser Doppler Anemometry (LDA) und Particle Image Velocimetry (PIV). Bild: Prof. Dr.-Ing. Ingo Röhle

Projektbeschreibung

Flugzeugtriebwerke von morgen partikelfrei prüfen: Das ist das Ziel des internationalen Forschungsteams im Projekt „SINATRA“. Wollen Wissenschaftler*innen die Luftströme in Triebwerken messen, müssen sie häufig Partikel einbringen. Diese visualisieren mögliche Störmungsverzerrungen – können aber auch den Betrieb der Triebwerke stören und das Messergebnis verfälschen. Eine lasergestützte Methode soll Abhilfe schaffen. Sie kann die Verwirbelung von Einlassströmungen mit höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung zeigen als derzeitige Versuchsmethoden, ganz ohne eingetragene Fremdkörper.

Das Projektteam entwickelt und validiert einen FRS-Messsystem-Prototyp mit einem Continous-Wave-Laser und mit einem gepulsten Laser. Daneben stellt es eine Bodenversuchsanlage bereit, die die gesamte europäische Luftfahrt-, Industrie- und Wissenschaftsgemeinschaft nutzen und mit ihr eine breite Palette nicht-invasiver Strömungsmessungen vornehmen kann. Mithilfe der erhobenen Daten charakterisiert das Team außerdem einzelne Strömungen, die für fortschrittliche Antriebssysteme relevant sind.

Laufzeit

01.2021 - 12.2023

Projektpartner

Cranfield University, Großbritannien
ILA R&D GmbH
Paul Scherrer Institut, Schweiz

Mittelgeber

EU - Horizon 2020

Projektkoordination

Cranfield University