Meterhohe Gerätschaften füllen die riesige Versuchshalle am Institut für Luftfahrtantriebe der Universität Stuttgart. Es riecht nach Maschinenöl. In zwei Stunden will der Ingenieur Dr. Markus Leitner mit seinem Team hier einen mehrstündigen Testlauf starten.
"Es laufen schon Anlagen. Insbesondere unser Maschinensatz vier, der jetzt den Unterdruck im Rig herstellt."
Das Rig, das ist der vier Millionen Euro teure Versuchsträger einer neuartigen Niederdruckturbine, die der Triebwerksbauer MTU aus München hier testen lässt. Leitner:
"Mit dem Unterdruck lässt sich dann die Messtechnik überprüfen. Es wird geschaut, ob die Leitungen alle dicht sind."
Der Stuttgarter Höhenprüfstand ist ein Windkanal für extreme Bedingungen. Gewaltige Kompressoren erzeugen einen Luftstrom, der dem nahe kommt, was die Turbine beim Reiseflug in 10 000 Metern Höhe erwartet.
"Heute sind es auch wieder spezielle Betriebsbedingungen unter denen dann Informationen zu der Strömung in der Turbine gesammelt werden sollen: Strömungsphänomene zum einen, aber dann natürlich auch globale Größen wie Wirkungsgrad an den speziellen Betriebspunkten."
Das Versuchsobjekt, ein tonnenschweres, rund drei Meter langes zylindrisches Gebilde, ist im Zentrum der Windmaschine montiert. An seiner Ummantelung hängen haufenweise Kabel und Messfühler. In seinem Inneren steckt die Turbine: Eine Achse mit gestaffelten Schaufelreihen dran, durch die gleich der Wind pfeifen soll. Die handtellergroßen Schaufeln der Niederdruckturbine haben kleine Dellen, deren Form am Rechner optimiert wurde. Ihre Entwickler hoffen, diese Dellen verhindern, dass sich bei der dünnen Luft in großer Höhe Luftwirbel bilden. Wirbel bedeuten Widerstand und damit Energieverlust und schlechteren Wirkungsgrad. Leitner:
"Gut. Wollen wir hochgehen?"
Über eine Stahltreppe steigt Markus Leitner nach oben, zur Leitwarte, von der das Experiment gesteuert wird. Im Kontrollraum sitzt ein Dutzend Männer an Bildschirmen und Konsolen.
"Olli, seid Ihr bereit? Nein, noch nicht. Gut, Ihr sagt dann Bescheid."
Versuchsleiter Rolf Gastler geht gerade die Checklisten durch. Punkt 18 Uhr gibt er das Kommando zum Hochfahren der Verdichtermaschinen. Eine Viertelstunde später ist der Luftstrom gleichmäßig. Rolf Gastler lässt ein Ventil öffnen, das ihn durch die Turbine lenkt: 150 Kubikmeter pro Sekunde, mit einem Eintrittsdruck von 223 Millibar. Das entspricht nur knapp einem Viertel des Luftdrucks in Meereshöhe. Gastler:
"Die Turbine dreht jetzt. Wir müssen 80 Grad an Temperatur vor der Turbine erreichen. Und wir machen im Prinzip jetzt folgendes: Wir fahren die Turbine warm. Wir halten jetzt die Bedingungen, solange bis die Temperaturen im grünen Bereich sind. Und dann fahren wir den ersten Versuchspunkt an."
Gegen 19 Uhr sind Temperatur und Drehzahl der Turbine konstant, die Messungen können beginnen. Aufregend sind sie nicht. Nur der Computer ist in den nächsten Stunden wirklich gefordert. Er positioniert die Messfühler so, dass sie an 900 verschiedenen Stellen in der Turbine den Luftstrom registrieren. Das Ergebnis, eine farbige Grafik auf einem Monitor, verrät Markus Leitner, dass alles nach Plan läuft.
"Man hat schon einen ersten Eindruck von den Bereichen, die verlustbehaftet sind. Was Sie jetzt hier blau eingefärbt sehen, ist ein Bereich mit relativ hohen Verlusten. Sie sehen hier einen Nachlauf von dem Leitrad, der sich hier in einer niedrigen Geschwindigkeit zeigt."
Erst nach Mitternacht sind alle Daten im Kasten. Ihre Auswertung wird Monate dauern. Bestätigen sich die Hoffnungen, könnte es sein, dass sich Turbinenschaufeln mit Dellengeometrie in zehn Jahren einmal in neuartigen Düsentriebwerken finden. Im Idealfall ließe sich deren Effizienz dadurch um ein paar Zehntel Prozentpunkte steigern. Nicht viel, aber immerhin.
"Es laufen schon Anlagen. Insbesondere unser Maschinensatz vier, der jetzt den Unterdruck im Rig herstellt."
Das Rig, das ist der vier Millionen Euro teure Versuchsträger einer neuartigen Niederdruckturbine, die der Triebwerksbauer MTU aus München hier testen lässt. Leitner:
"Mit dem Unterdruck lässt sich dann die Messtechnik überprüfen. Es wird geschaut, ob die Leitungen alle dicht sind."
Der Stuttgarter Höhenprüfstand ist ein Windkanal für extreme Bedingungen. Gewaltige Kompressoren erzeugen einen Luftstrom, der dem nahe kommt, was die Turbine beim Reiseflug in 10 000 Metern Höhe erwartet.
"Heute sind es auch wieder spezielle Betriebsbedingungen unter denen dann Informationen zu der Strömung in der Turbine gesammelt werden sollen: Strömungsphänomene zum einen, aber dann natürlich auch globale Größen wie Wirkungsgrad an den speziellen Betriebspunkten."
Das Versuchsobjekt, ein tonnenschweres, rund drei Meter langes zylindrisches Gebilde, ist im Zentrum der Windmaschine montiert. An seiner Ummantelung hängen haufenweise Kabel und Messfühler. In seinem Inneren steckt die Turbine: Eine Achse mit gestaffelten Schaufelreihen dran, durch die gleich der Wind pfeifen soll. Die handtellergroßen Schaufeln der Niederdruckturbine haben kleine Dellen, deren Form am Rechner optimiert wurde. Ihre Entwickler hoffen, diese Dellen verhindern, dass sich bei der dünnen Luft in großer Höhe Luftwirbel bilden. Wirbel bedeuten Widerstand und damit Energieverlust und schlechteren Wirkungsgrad. Leitner:
"Gut. Wollen wir hochgehen?"
Über eine Stahltreppe steigt Markus Leitner nach oben, zur Leitwarte, von der das Experiment gesteuert wird. Im Kontrollraum sitzt ein Dutzend Männer an Bildschirmen und Konsolen.
"Olli, seid Ihr bereit? Nein, noch nicht. Gut, Ihr sagt dann Bescheid."
Versuchsleiter Rolf Gastler geht gerade die Checklisten durch. Punkt 18 Uhr gibt er das Kommando zum Hochfahren der Verdichtermaschinen. Eine Viertelstunde später ist der Luftstrom gleichmäßig. Rolf Gastler lässt ein Ventil öffnen, das ihn durch die Turbine lenkt: 150 Kubikmeter pro Sekunde, mit einem Eintrittsdruck von 223 Millibar. Das entspricht nur knapp einem Viertel des Luftdrucks in Meereshöhe. Gastler:
"Die Turbine dreht jetzt. Wir müssen 80 Grad an Temperatur vor der Turbine erreichen. Und wir machen im Prinzip jetzt folgendes: Wir fahren die Turbine warm. Wir halten jetzt die Bedingungen, solange bis die Temperaturen im grünen Bereich sind. Und dann fahren wir den ersten Versuchspunkt an."
Gegen 19 Uhr sind Temperatur und Drehzahl der Turbine konstant, die Messungen können beginnen. Aufregend sind sie nicht. Nur der Computer ist in den nächsten Stunden wirklich gefordert. Er positioniert die Messfühler so, dass sie an 900 verschiedenen Stellen in der Turbine den Luftstrom registrieren. Das Ergebnis, eine farbige Grafik auf einem Monitor, verrät Markus Leitner, dass alles nach Plan läuft.
"Man hat schon einen ersten Eindruck von den Bereichen, die verlustbehaftet sind. Was Sie jetzt hier blau eingefärbt sehen, ist ein Bereich mit relativ hohen Verlusten. Sie sehen hier einen Nachlauf von dem Leitrad, der sich hier in einer niedrigen Geschwindigkeit zeigt."
Erst nach Mitternacht sind alle Daten im Kasten. Ihre Auswertung wird Monate dauern. Bestätigen sich die Hoffnungen, könnte es sein, dass sich Turbinenschaufeln mit Dellengeometrie in zehn Jahren einmal in neuartigen Düsentriebwerken finden. Im Idealfall ließe sich deren Effizienz dadurch um ein paar Zehntel Prozentpunkte steigern. Nicht viel, aber immerhin.