Triebwerkskomponentenprozesse und Entwurfsstrategien für die holistische aerodynamische Auslegung eines Kerntriebwerks

Für die effiziente Entwicklung zukünftiger Flugtriebwerke bedarf es ganzheitlicher Auslegungsstrategien mit einem hohen Detailierungsgrad. Diese Dissertation beschreibt einen Ansatz zur Transformation der in der industriellen Praxis angewandten modularen Betrachtungsweise hin zu einer holistischen aerodynamischen Kerntriebwerksauslegung. Zu diesem Zweck werden zunächst automatisierte Entwurfsprozesse für die jeweiligen Kerntriebwerksmodule Verdichter, Brennkammer und Turbine aufgebaut, wobei sowohl auf deren eigenständige Nutzbarkeit als auch auf eine Anwendung im Verbund geachtet wird. Die erstellten Prozesse werden in unterschiedlichen multidisziplinären Kopplungsansätzen miteinander verknüpft und die Resultate sowie die Einsatzcharakteristiken einander gegenübergestellt. Ermöglicht wird der Aufbau einer holistischen Prozessstruktur erst durch die Freigabe der bis dato fixen Schnittstellenparameter zur Anpassung durch höherwertige Designwerkzeuge und dem damit einhergehenden komponentenübergreifenden Informationsaustausch. Um dem Potenzial variabler Schnittstellen und eines erweiterten Entwurfsraums gerecht zu werden, werden moderne Parametrisierungs- und Optimierungsstrategien in die Entwurfsprozesse eingebunden. Als wesentliches Auslegungsziel verfolgen die Prozesse eine Verbesserung des Wirkungsgrads sowie eine Emissionsreduktion. Um die umfangreichen Designprozesse für eine industrielle Anwendung attraktiv zu gestalten, werden zusätzlich zwei Beschleunigungsansätze vorgestellt. Diese ermöglichen die Identifikation vergleichbarer Triebwerkskonfigurationen mit stark reduziertem Rechen- und Zeitaufwand.