Die 0,17-mm-Herausforderung an der Kraftstoffdüse des GT50

Die Kraftstoffeinspritzdüse ist kein einfaches Einzelteil, sondern eine komplexe Baugruppe aus äußerst filigranen Komponenten. Die Primärdüse fügt sich präzise in die Sekundärdüse ein, ausgestattet mit einer winzigen Wirbelkammer an der Unterseite, die durch eine federbelastete Druckstange in Position gehalten wird. Jede einzelne Abmessung und Oberflächengüte ist missionskritisch. Diese mikroskopischen Details bestimmen, wie die Kontaktflächen abdichten – und letztendlich, wie der Kraftstoff im Triebwerk zerstäubt.

Die Herausforderung bestand in der finalen Bohrung, die zur Fertigstellung der Primäröffnung erforderlich war. Wir mussten unser ursprüngliches Werkzeug modifizieren, was zu einer geringfügigen Abweichung führte. Inzwischen haben wir neue, hochspezialisierte Werkzeuge erhalten, die exakt für diese Aufgabe entwickelt wurden:

• Ein initiales Anfaswerkzeug
• Ein Pilotbohrer
• Ein Fertigbohrer zur Fertigung der winzigen 0,17 mm Zentralbohrung der Primärdüse.

Mit dieser neuen Ausrüstung haben wir das Bauteil erfolgreich fertiggestellt. Diese Primärdüsen sind essenziell für einen reibungslosen und gleichmäßigen Triebwerksstart – wir sind nun bereit, die Serienproduktion aufzunehmen.

Fortschrittliches optisches Scanning

Wir verwendeten ein fortschrittliches optisches Scanverfahren, um ein vollständiges digitales Modell der Komponenten zu erstellen. Dies ermöglicht es uns, in das Innere der Bauteile zu „sehen“ und jede kritische Passung, jeden Winkel sowie die Oberflächengüte mit unglaublicher Präzision zu vermessen.

Die Scans bestätigten, dass wir die Komponenten innerhalb der geforderten Toleranzen fertigen und die Zielwerte für die Oberflächengüte erreichen, die für eine perfekte Abdichtung und eine optimale Strömungsdynamik erforderlich sind. Obwohl wir einige sehr lokal begrenzte Bearbeitungsspuren feststellten, die wir in unserem Fertigungsprozess weiter verfeinern können, sind die vorliegenden Bauteile bereit für den Prüfstand.

Der Düsenprüfstand ist einsatzbereit

Dieser Prüfstand ist unerlässlich, um die Leistung jeder einzelnen Düse zu charakterisieren, bevor sie jemals in einem Triebwerk verbaut wird. Wir verfügen nun über eine vollautomatisierte und datenintensive Prüfumgebung:

• Die Zahnradpumpe und das Durchflussregelventil werden nun vollständig über eine computergestützte SPS gesteuert, sodass wir jeden beliebigen Strömungszustand simulieren können.
• Die Echtzeit-Datenerfassung von Durchflussmessern und Drucksensoren beidseitig der Düse ermöglicht es uns, deren gesamten Betriebsbereich exakt abzubilden.
• Ein lasergestütztes Visualisierungssystem im Strömungstank misst optisch den Kegelwinkel des Sprühstrahls sowie den mittleren Sauterdurchmesser (eine entscheidende Kennzahl für die durchschnittliche Kraftstofftröpfchengröße) und liefert uns so ein vollständiges Bild der Zerstäubungsqualität.

Nachdem der erste Satz Präzisionsdüsen fertiggestellt und der Prüfstand voll einsatzbereit ist, sind wir nun bereit, beides zusammenzuführen. Im nächsten Schritt werden wir diese Komponenten intensiv erproben und die maßgeblichen Daten erfassen, die unser Design validieren.