Einstündiger Lauf: GT50-Triebwerk erreicht stationären Betriebszustand

Ein einwandfreies Ergebnis nach dem ersten Testlauf

Die allererste Aufgabe nach dem ersten Testlauf des GT50 bestand darin, das Triebwerk zu inspizieren und zu bestätigen, dass nichts beschädigt worden war und alles genau wie erwartet funktioniert hatte.

Wir demontierten den Kraftstoffverteiler und inspizierten jede Kraftstoffdüse und jeden Drallerzeuger. Anschließend nutzten wir den geschaffenen Zugang, um mit einem Boroskop in den Kern des Triebwerks vorzudringen – entlang der Brennkammerauskleidung, über die Verbindungsstelle zwischen Auskleidung und Leitschaufel, von der Rückseite des Triebwerks aus, um die Turbinenschaufeln von vorne zu untersuchen, und weiter bis hin zum Verdichter.

Das Ergebnis? Keinerlei Anzeichen von Reibspuren, kein Integritätsverlust an einem einzigen Bauteil und keinerlei unerwartetes Verhalten. Es hat genau so funktioniert, wie wir es erhofft hatten.

Zwanzig Testläufe in einem Monat

Nachdem die einwandfreie Funktion des Triebwerks bestätigt worden war, bestand die nächste Phase darin, neue Ausrüstung auf dem Prüfstand zu installieren, die Funktionstests abzuschließen und anschließend damit zu beginnen, das Triebwerk bei schnelleren, heißeren und leistungsstärkeren Auslegungspunkten zu betreiben – mit längeren Laufzeiten, um den Betriebsbereich sehr behutsam, methodisch und sorgfältig zu erweitern und Erfahrungen mit dem Triebwerk zu sammeln.

Rund zwanzig Testläufe später haben viele kleine, schrittweise Veränderungen zu echtem Fortschritt geführt.

Im Inneren der aufgerüsteten Prüfzelle

Rückhaltesysteme haben Vorrang

Vor jeglichen Arbeiten bei hohen Drehzahlen stehen die Sicherheitssysteme an erster Stelle. Eine Rückhaltekonstruktion für Schaufelabwürfe wird nun während der ersten Hochgeschwindigkeitstests über das Triebwerk geschoben; sie ist darauf ausgelegt, abgelöste Schaufeln sicher aufzufangen, während wir das Triebwerk abschalten. Für die noch bevorstehenden heißeren Läufe bei höheren Drehzahlen wird eine Betonkonstruktion um die Außenseite der Rückhaltevorrichtung errichtet, die einem Scheibenbersten standhalten kann – im Wesentlichen einem katastrophalen Totalausfall innerhalb des Triebwerks. Für die nächsten Testläufe genügt die Rückhaltekonstruktion für Schaufelabwürfe vollkommen.

150 Sensoren, vollständig kalibriert und im Aufzeichnungsmodus

Die größte optische Veränderung am Triebwerk selbst besteht darin, dass alle 150 Sensoren nun vollständig angeschlossen, kalibriert und sauber zu den Datenerfassungssystemen verlegt sind. Das bedeutet, dass wir während der Tests jedes kleinste Detail des Triebwerks in Echtzeit überwachen können.

Ebenso wichtig: Wir protokollieren alles. Sobald ein Testpunkt abgeschlossen ist, können wir offline gehen und vergleichen, wie sich jeder einzelne Aspekt des Triebwerks im Vergleich zur Auslegung und den prognostizierten Werten verhält – und dabei jede Nuance erkennen, die angepasst, abgestimmt oder besser eingestellt werden muss, bevor wir zu den schnelleren, heißeren und anspruchsvolleren Tests übergehen, die das Triebwerk wirklich fordern.

Kraftstoff- und Schmiersysteme, vom Triebwerk ausgelagert

Wir setzen weiterhin auf triebwerksexterne Unterstützung für die Kraftstoff- und Schmiersysteme, damit wir beide perfekt abstimmen können, bevor unsere eigenen Anbauteile an der Vorderseite des Triebwerks montiert werden. Der Schmierprüfstand gibt uns unabhängige Kontrolle über jeden Druckzulauf, jeden Rücklauf und die Rate, mit der das rückgeführte Öl im Tank wärmegetauscht wird — so können wir Förder- und Rücklaufraten optimieren und damit die Größe und das Gewicht der Hilfspumpe minimieren, die als Standard am GT50 montiert wird, indem wir schlicht die Zahnradbreite der Zahnradpumpen anpassen.

Außerhalb des Containers können wir das Triebwerk jetzt während des Betriebs betanken sowie Schmier- und Rücklaufparameter mitten im Test an externen Prüfständen anpassen. Ein deutlich größerer Kraftstofftank, der aus unserem Reservetank auf der anderen Seite des Geländes gespeist wird, bereitet uns auf die bevorstehenden Langläufe vor — und ein neues Schutzdach hält das Team trocken, während wir auch in den kühleren Monaten weiter testen.

Jeden Winkel im Blick

Im Inneren des Containers geben uns visuelle Kameras in allen vier Ecken eine vollständige Videoaufzeichnung des Triebwerks aus jedem Blickwinkel während jedes Tests. Eine auf das Triebwerk gerichtete Wärmebildkamera ermöglicht es uns, die Temperaturen aller umliegenden Oberflächen zu kalibrieren — und eventuelle Gaslecks an den Flanschen oder an anderen Stellen des Triebwerks zu erkennen, sobald sie auftreten.

Die Zündung richtig hinbekommen

Die Zündleistung war ein weiterer Schwerpunkt der jüngsten Tests. Das GT50 verfügt über zwei Zünder in den unteren Quadranten, mit mehreren vorgesehenen Positionen und der Möglichkeit, diese weiter ins Triebwerk hinein oder weiter heraus zu positionieren.

Bis dato wurde die Zündleistung maßgeblich von der Kraftstoffsystemdynamik bestimmt – davon, wie wir die Leitungen spülen und entlüften und die Einspritzdüsen bei jedem Test in einwandfreiem Zustand halten, um eine saubere, gleichmäßige Zündung über das gesamte Triebwerk zu erzielen. Ein Großteil der Zeit in diesen frühen Tests wurde darauf verwendet, dies präzise abzustimmen, die Temperaturen beim Start kühl zu halten und eine gleichmäßige Beschleunigung durch die frühen Phasen der Zündung und des Hochlaufs sicherzustellen.

Abstimmung des Schmiersystems

Der andere kritische Bereich war das Schmiersystem: die einzelnen Durchflussmengen einzustellen und gut auszubalancieren. Da wir das Triebwerk schrittweise länger laufen lassen und etwas stärker belasten, stellen wir sicher, dass es ein stabiles thermisches Gleichgewicht erreicht – mit optimal abgestimmter Strömungsdynamik, um die erforderliche Wärme aus den Lagern und dem Triebwerkskern abzuführen, das Öl im Tank auf einer vernünftigen Temperatur zu halten und sowohl die Druck- als auch die Rücksaugpumpen zuverlässig zu betreiben.

Der einstündige Lauf

Heute war ein Tag der Premieren für das Programm: Wir haben das Triebwerk mit all diesen erprobten Systemen deutlich länger betrieben.

Am Morgen ließen wir das Triebwerk über eine Stunde lang laufen, um es in einen stabilen Betriebszustand zu bringen:

• Stabile Schmiermitteltemperaturen
• Stabiler Scavenge-Betrieb
• Stabile Lagertemperaturen
• Gleichmäßige Temperaturen am Auslass der Brennkammer

Am Nachmittag starteten wir erneut – ein zweiter, einstündiger Lauf, diesmal mit dem an der Rückseite des Triebwerks montierten konischen Abgasrohr, das die Drücke im gesamten Triebwerk korrekt reguliert. Das Ergebnis? Lagertemperaturen stabil, Verbrennungstemperaturen stabil, Ölversorgung und Drücke stabil. Das Triebwerk lief absolut reibungslos und funktionierte hervorragend.

Der Weg von hier aus ist klar. Wir werden weitere Betriebsstunden mit dem Triebwerk sammeln, mehr Erfahrungswerte gewinnen, einige der Schmierstofftemperaturen feinabstimmen und dann geht es an die Ausweitung der Betriebsgrenzen – wir treiben das GT50 härter, schneller und heißer bis an sämtliche Druckrandbedingungen heran.