Entwicklungsperspektiven von Hochleistungsgetrieben in Turbofans : wie lassen sich Verluste in Hochleistungsgetrieben von Turbofans nutzen oder vermindern, um den Gesamtwirkungsgrad zu steigern?

Abstract

Die Entwicklungsperspektiven für Hochleistungsgetriebe in Turbofans sind entscheidend, um die Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer dieser Triebwerke weiter zu steigern. In dieser Diplomarbeit werden Optimierungspotenziale von Hochleistungsgetrieben in Turbofan Triebwerken untersucht, um deren Gesamtwirkungsgrad, thermische Stabilität und Lebensdauer zu verbessern und entwickelt auf Basis der Ergebnisse neue Konzepte zur Leistungssteigerung. Ein zentraler Aspekt der Untersuchung sind die Ventilationsverluste, die maßgeblich die thermische Effizienz und das Temperaturmanagement des Getriebes beeinflussen. Die Arbeit identifiziert Strategien zur Reduzierung dieser Verluste, um die thermische Stabilität zu verbessern. Darüber hinaus soll der Einfluss der Planetenräderanzahl auf die mechanische Belastung und die Lastverteilung, sowie unterschiede des Abtriebes innerhalb des Getriebes analysiert werden. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen aus Studien, Berichten und wissenschaftlichen Publikationen werden auf Basis des Pratt & Whitney Geared Turbofan PW1127G-JM Triebwerk ein innovatives Konzept entwickelt und ausgelegt, sowie neuer Ansätze zur Reduktion der thermischen Verluste. Die Arbeit liefert konkrete Handlungsempfehlungen und Konzepte, die als Grundlage für die zukünftige Entwicklung von Hochleistungsgetrieben in Turbofans dienen und deren Effizienz und Nachhaltigkeit weiter verbessern können.

The development prospects for high-performance gearboxes in turbofans are crucial for further increasing the efficiency, reliability and service life of these engines. This diploma thesis examines the optimisation potential of high-performance gearboxes in turbofan engines in order to improve their overall efficiency, thermal stability and service life and develops new concepts for increasing performance based on the results.A central aspect of the investigation is ventilation losses, which have a significant influence on the thermal efficiency and temperature management of the transmission. The work identifies strategies for reducing these losses in order to improve thermal stability. In addition, the influence of the number of planetary gears on the mechanical load and the load distribution, as well as differences in the output within the gearbox are to be analysed. Based on the knowledge gained from studies, reports and scientific publications, an innovative concept is developed and designed based on the Pratt & Whiteny Geared Turbofan PW1127G-JM engine, as well as new approaches to reduce thermal losses. The work provides concrete recommendations for action and concepts that can serve as a basis for the future development of high-performance gearboxes in turbofans and further improve their efficiency and sustainability.