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GRK 1344:  Unsteady System Modelling of Aircraft Engines

Subject Area Fluid Mechanics, Technical Thermodynamics and Thermal Energy Engineering
Term from 2006 to 2015
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 19779920
 
Final Report Year 2017

Final Report Abstract

Innerhalb der nächsten 15 Jahre ist eine Verdopplung des Luftverkehrsaufkommens zu erwarten. Vor dem Hintergrund wachsender Sorge um eine Klimaveränderung unserer Welt, abnehmender Ressourcen und zunehmenden Umweltbewusstseins werden sich die Umweltauflagen, die von der Triebwerksindustrie zu erfüllen sind, weiter verschärfen. Erforderlich - so der Konsens der internationalen Genehmigungsbehörden - ist eine Reduktion des Brennstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen um 50 %, eine Verminderung des wahrnehmbaren Lärms um ebenfalls 50 % sowie die Reduktion der Stickoxid-Emissionen um 80 %. Diese ambitionierten Ziele können nur durch eine ganzheitliche Betrachtung des Systems Flugtriebwerk im Modellierungs- und Auslegungsprozess erreicht werden. Daher wurde als projektübergreifendes wissenschaftliches Ziel des beantragten Kollegs die Entwicklung fortschrittlicher Methoden und Modelle sowie die Ableitung neuer technologischer Lösungen formuliert, um Flugtriebwerke als Gesamtsystem zeitaufgelöst zu beschreiben. Im Förderungszeitraum des Kollegs sind von ca. 45 Doktoranden eine Vielzahl von wissenschaftlichen Erkenntnissen gewonnen und fortschrittliche Auslegungsmethoden erarbeitet worden. Beispielsweise, um nur einige zu nennen, werden von 2014 an alle neuen Triebwerke von Rolls-Royce-Deutschland mit einer Software ausgelegt, deren wissenschaftliche Modelle aus dem Kolleg stammen. Durch neue Konzepte zum detaillierten Design von Schaufeln und Gehäuse kann eine deutliche Verbrauchsreduktion erreicht werden. Weiterhin konnten Methoden, basierend auf modernen Hochleistungslasern, entwickelt werden, mit denen man Verbrennungsmechanismen präzise identifizieren kann, sodass ein schadstoffarmes Design möglich wird. Die Leitidee des Qualifizierungsprogramms der Doktoranden war die Entwicklung und Anwendung neuer Konzepte zur Ausbildung technischer Führungskräfte in Kooperation mit einem global agierenden Hochtechnologiekonzern, der zu den weltweit führenden Flugtriebwerksherstellern gehört. Basierend auf einem detaillierten Ausbildungskonzept, das interdisziplinäre Strukturen der Kooperation und Zusammenarbeit sowie eine durchdachte Betreuungsstruktur etabliert hat, konnte die durchschnittliche Promotionszeit von mehr als 5 Jahren auf ca. 3,7 Jahre reduziert werden.

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