Effizientere Antriebe für die Luftfahrt

Mit dem „Innovationsprogramm Forschung“ (IPF) fördert die Duale Hochschule Baden-Württemberg den akademischen Mittelbau sowie die Themen Forschung, Innovation und Transfer. Fünf Doktorand*innen forschen und lehren mithilfe dieses Programms für jeweils drei Jahre an der DHBW Ravensburg. Einer davon ist Patrick Gieger, er forscht im Schwerpunkt Fangetriebe für Flugzeugtriebwerke im Bereich Luft- und Raumfahrt.

Titel der Arbeit: Schwingungsanalyse mittels Körperschall an Planetengetrieben für eine Test- und Prüfsystematik

Forschungsthema: Die Luft- und Raumfahrt beschäftigt sich derzeit intensiv mit effizienteren Triebwerken. Ein wesentlicher Ansatz dafür sind Untersetzungsgetriebe zwischen Niederdruckturbine und Fan. Um die zukünftige Generation an Fangetrieben am Ende der Produktion auf korrekte Montage und Funktion prüfen zu können ist eine intelligente Prüfmethodik notwendig. Bei der Entwicklung der Prüfmethodik stellt die Prüfstandsleistung eine Einschränkung dar. Insbesondere die Leistung des Prüfstands dominiert die Auswahl der Prüfmethodik.

Kooperation: Patrick Gieger kooperiert bei dieser Arbeit mit der Firma Aerospace Transmission Technologies (ATT) aus Friedrichshafen. Das Joint Venture von Liebherr-Aerospace und Rolls-Royce wurde gegründet, um die Fähigkeit und Kapazität zur Produktion von Reduktionsgetrieben für ein Getriebefan-Triebwerkdesign von Rolls-Royce zu entwickeln.

Methode: Die Schwingungsanalyse auf der Basis von Körperschall anhand von Beschleunigungssensoren eignet sich hierfür besonders gut. Mit Körperschallsignalen kann auch mit niedriger Leistung eine Aussage über den Zustand des Getriebes getroffen werden. Über die Ordnungsanalyse ist eine von der Drehzahl unabhängige Auswertung möglich. Somit können enge Toleranzen gesetzt werden und kleinste Veränderungen werden sichtbar. Aufgrund der Komplexität und des noch frühen Produktentstehungsprozesses des Getriebes sind nur wenige Exemplare verfügbar, deshalb werden die Ergebnisse aus den Versuchen direkt mit den modellierten Getrieben in den Simulationen verglichen. Ziel ist es, aus den Körperschallsignalen einen Bezug zwischen den Abweichungen und Mängeln im Getriebe herzustellen. Die Kombination der Verfahren stellt sicher, dass eine Vielzahl an Fehlern abgedeckt werden. Diese Prüfmethodik soll mit vergleichbar geringem Aufwand und Kosten eine vollständige Prüfung der Getriebe ermöglichen.

Doktorvater: Prof. Dr.-Ing. Philipp Krämer (Stiftungsprofessur Luft- und Raumfahrttechnik, gefördert von der Zeppelin-Stiftung), weitere Betreuung:  Prof. Dr.-Ing. Michael Weigand, Technische Universität Wien

Hintergrund Patrick Gieger: Bachelor- und Masterstudium der Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart, studentische Tätigkeit bei der Daimler AG Stuttgart

Motivation für die Forschungsarbeit: „Auch die Luftfahrt soll emissionsärmer und deutlich umweltfreundlicher werden. Innovative Technologien wie Fangetriebe bieten hier Möglichkeiten, um den ambitionierten Zielen gerecht zu werden. Mit meiner Arbeit möchte ich einen Beitrag zu einer umweltfreundlicheren Luftfahrt leisten.“