CHAiRLIFT

Das EU-finanzierte Projekt CHAiRLIFT hat sich zur Aufgabe gemacht, eine innovative Brennkammer für zukunftsweisende Magermotoren genauer zu untersuchen. Die abgehobenen Sprayflammen in dieser neuen Brennkammer weisen einen hohen Vormischungsgrad auf, was zu einer erheblichen Verringerung der NOx-Emissionen führt. Im Vergleich zu herkömmlichen wirbelstabilisierten Flammen besteht bei abgehobenen Sprayflammen ein wesentlich geringeres Risiko eines Flammenrückschlags in der Brennkammer. Außerdem zeichnen sie sich durch eine erhöhte thermoakustische Stabilität aus. Die Projektmitglieder werden darüber hinaus einen Ansatz für die Flammensteuerung vorstellen, der eine Alternative zum derzeit gängigen Verfahren darstellt und das Potenzial für eine weitere Senkung von NOx-Emissionen birgt. Um bewerten zu können, in welchem Maße die NOx-Emissionen dank der neuen Brennkammer sinken, werden experimentelle und numerische Untersuchungen unternommen sowie ein fortschrittliches Modell für die Sprayatomisierung entwickelt.

Ziel

Das Hauptziel des CHAiRLIFT-Projekts besteht darin, ein innovatives Brennkammerkonzept zu bewerten, das in der Lage ist, einen ultramageren, NOx-armen Betrieb zukünftiger Motoren zu erreichen. Mit diesem Verbrennungskonzept werden die Anforderungen von ACARE Flightpath 2050 vollumfänglich erfüllt. Das Brennkammerkonzept CHAiRLIFT umfasst zwei neuartige Merkmale: Zum einen die Anwendung von Mager-Lift-Spray-Flammen mit niedrigem Drall, die sich durch einen hohen Vormischgrad und damit deutlich reduzierte NOx-Emissionen auszeichnen. Inhärente Merkmale solcher Flammen sind die stark reduzierte Rückschlaggefahr und eine geringere Anfälligkeit für thermoakustische Instabilitäten im Vergleich zu herkömmlichen drallstabilisierten Flammen. Jedoch bergen solche angehobenen Flammen bei einigen Betriebsbedingungen das Risiko eines mageren Ausblasens. Als zweite Neuheit des CHAiRLIFT-Konzepts wird ein alternativer Ansatz zur Standardflammensteuerung vorgeschlagen, der eine weitere Reduzierung der NOx-Emissionen ermöglicht. Durch das Zusammenwirken benachbarter Flammen in Umfangsrichtung innerhalb der Ringbrennkammer wird ein stabiler und sicherer Betrieb der Brennkammer gewährleistet. Dies erfordert ein Kippen der Flammenachse relativ zur Maschinenachse. Dieses Design wird Short Helical Combustor (SHC) genannt. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Pilotflamme erforderlich ist, die zusätzliche NOx-Emissionen erzeugen kann. Weitere Vorteile sind die reduzierte Länge der Brennkammer. Am wichtigsten ist, dass der Drehwinkel des NGV reduziert werden kann, was zu einer geringeren Anzahl von NGV und damit zu einem geringeren Kühlluftbedarf führt.
Experimentelle und numerische Untersuchungen einschließlich der Entwicklung eines fortschrittlichen Sprühzerstäubungsmodells werden durchgeführt, um die NOx-Reduktionsfähigkeiten des Konzepts unter Nutzung modernster Methoden zu bewerten. Um weitere NOx-Reduktionsmöglichkeiten des Konzepts zu erkunden, wird auch eine fortschrittliche aktive LBO-Steuerung getestet, indem eine Ionensensorsonde und eine plasmaunterstützte Verbrennung kombiniert werden.