Lehrstuhlprofil

Die Gasturbine ist heute der Standardantrieb für die meisten Flugzeuge, entweder als Turbofan-Triebwerk oder als Turboprop-Triebwerk unter Zuhilfenahme eines Propellers. Gegenüber dem Hubkolbenmotor hat die Gasturbine den Vorteil einer sehr hohen Leistungsdichte, die es erst ermöglicht viele Passagiere oder Fracht über lange Strecken zu transportieren. Die Anforderungen der Betreiber an Flugtriebwerke sind hierbei sehr hoch. Niedrige Schadstoff- und Lärmemissionen tragen zur Schonung von Umwelt und Anwohnern von Flughäfen bei, ein niedriger Verbrauch dient darüber hinaus auch der Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit bei steigenden Kerosinkosten und Landegebühren. Zudem sollen Flugtriebwerke günstig in der Anschaffung und Wartung sein und insbesondere sicher und zuverlässig im Betrieb arbeiten. Der Sicherheitsaspekt hat einen so hohen Stellenwert, dass Entwicklung, Fertigung und Betrieb von Flugzeugen und Triebwerken von Behörden streng überwacht werden.

Die in den letzten 50 Jahren erzielten enormen Fortschritte in punkto Verbrauch, Lärmemission und Zuverlässigkeit reichen allerdings nicht aus. Der um knapp  5% jährlich steigende weltweite Luftverkehr erfordert eine weitere deutliche Erhöhung der Effizienz sowie die Verringerung von Schadstoff- und Lärmemissionen, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Neben den Verbesserungen an Flugzeugen und der Flugführung  stehen insbesondere Verbesserungen an den Flugtriebwerken im Mittelpunkt, diese werden die zentralen Forschungs- und Entwicklungsziele über weitere Jahrzehnte bestimmen.

Das Fachgebiet Flug-Triebwerksdesign ist Teil dieser vielfältigen Forschungstätigkeiten. Neben der Steigerung der Effizienz der Gasturbine selbst, werden zukünftige Flugtriebwerke bedeutend stärker in das ‚System Flugzeug‘ integriert werden. Verbesserungen werden hierbei nicht nur durch die Optimierungen in den einzelnen Disziplinen wie Aerodynamik, Verbrennung, Festigkeit und Fertigung erzielt, sondern insbesondere durch deren aufeinander abgestimmtes, integratives Zusammenspiel bei der Erforschung neuer Konzepte und Prinzipien. Dem Bereich Design, also Entwurf und Gestaltung, kommt hierbei eine zentrale Rolle zu. Dieser Bereich führt die Beiträge der einzelnen an einem Entwicklungsprozess beteiligten Disziplinen zu einem fertigbaren und von den Behörden zertifizierbaren Konzept oder Bauteil zusammen und ermittelt so den für die gestellte Aufgabe optimalen Kompromiss.

In der Forschung befasst sich das Fachgebiet daher mit den vielfältigen Fragen der Entwurfsentwicklung und Entwurfsplanung sowie dem optimierten Ablauf solcher Prozesse, als auch mit dem Entwurf neuer Konzepte selbst. Dabei wird insbesondere Wert darauf gelegt, die betriebswirtschaftlichen Aspekte wie Bauteil- und Wartungskosten von Anfang an zu berücksichtigen, ebenso werden die speziell in der Luftfahrt anspruchsvollen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsaspekte in den Entwurfsprozess mit eingebunden. Für den Entwurf neuer Konzepte oder der Weiterentwicklung bestehender Komponenten und Konzepte werden Methoden des Systems Engineering unter Zuhilfenahme moderner Analyseprogramme (FEM, CFD, CAD) sowie Optimierungsroutinen verwendet. Die bestehenden Expertisen in den Bereichen Konstruktion, Thermal, Festigkeits- und Lebensdaueranalyse sowie Optimierung, aber auch Lufttüchtigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit  werden hierbei zielgerichtet eingesetzt.
Trotz der Fokussierung auf Flugtriebwerke ergeben sich automatisch Synergien die in anderen Bereichen des heißen Maschinenbaus übertragen werden können. Dies betrifft insbesondere die Methoden der sicheren und zuverlässigen Auslegung von Bauteilen.

Das Lehrangebot des Fachgebietes Flug-Triebwerksdesign beinhaltet alle Bereiche, die für den Entwurf sicherer und zuverlässiger Komponenten die Grundlagen legen. Dazu gehören neben der Triebwerkskonstruktion, der Triebwerksintegration, der Lebensdauerberechnung und Bruchmechanik auch die Methoden zum Entwurf sicherer und zuverlässiger Systeme sowie zum Systems- und Cost-Engineering. Sozialkompetenz und die wesentlichen Methoden zur Bauteilentwicklung innerhalb von Teams (Planung, Anforderungs-, Risikomanagement, Validierung, Präsentationen) werden innerhalb einer Übung zur Triebwerkskonstruktion erlernt.

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