德国航空航天中心和罗罗德国公司开发气候适应性更强的飞机发动机

位于哥廷根的NG-Turb试验设施是用于研究未来飞机和发电厂涡轮机的最强大的试验台之一。

位于哥廷根的DLR推进技术研究所的下一代涡轮机试验设施（NG-Turb）正在对未来的高性能涡轮机进行研究。

在NG-Turb试验设施中进行的研究旨在为未来的飞机和发电厂研究更高效、气候适应性更强的涡轮机。

带小翼的涡轮叶片。

德国航空航天中心（DLR）与罗尔斯·罗伊斯德国公司（Rolls-Royce Deutschland）合作，在开发高效、气候兼容的飞机发动机涡轮机方面取得了重大进展。研究人员在涡轮叶片顶端安装了小翼，从而提高了发动机的效率。小翼和其他技术已被用于罗罗最新的“珍珠”系列发动机，并显著降低了油耗。

位于哥廷根的德国航天中心推进技术研究所的研究人员与罗罗德国公司合作研究了一种新型两级高压涡轮。哥廷根研究所的下一代涡轮试验设施（NG-Turb）提供了欧洲最好的基础设施，研究人员能够验证罗罗公司的涡轮计算机模拟。在涡轮喷气发动机中，涡轮位于燃烧室之后，从那里喷出的废气使涡轮叶片旋转。NGTurb试验台复制了这一设置，让涡轮在实际发动机条件下进行测试。

至关重要的涡轮入口温度

作为德国政府航空研究计划（LuFo HittTurb项目）的一部分，在NG-Turb试验台架上进行的初步测量最初侧重于涡轮机的效率。由于涡轮机的工作点在起飞、巡航飞行和着陆时各不相同，因此确定效率与涡轮机速度和压力比之间的关系至关重要。德国航天中心推进技术研究所哥廷根分部项目经理Andreas Pahs说：“这台涡轮机是各种技术的演示器，这些技术将用于真正的发动机，包括旋翼上的小翼。在叶片顶端安装小翼可以显著改变叶片的几何形状，从而改变叶片周围的气流，以提高涡轮机和发动机的整体效率。”

Pahs说：“我们还进行了详细的流场测量，使用研究所内部开发的传感器分析了压力、温度、流场和马赫数。罗罗公司的‘珍珠’系列发动机为超远程公务喷气机提供动力。”

目前的重点是燃烧室与涡轮机之间的相互作用

除了新的涡轮机设计，研究人员还对燃烧室出口气流对空气动力学、效率和温度的影响感兴趣。由于涡轮材料的工作温度极高，因此一项重要的研发任务就是尽早识别热点，并通过向涡轮叶片表面施加冷却空气对其进行冷却。

作为欧盟研究计划“清洁天空2”（欧盟过渡项目）的一部分，后续项目已于近期完成。为此，开发了一个燃烧室模拟器，并安装在NG-Turb试验台的涡轮机前。该模拟器产生的流场与传统燃料燃烧产生的流场性质相当，并与真正的罗罗发动机燃烧室出口轮廓相吻合。

更好地了解从燃烧室到涡轮机过渡阶段的温度分布是产生新技术概念的关键。DLR推进技术研究所的任务是精确测量涡轮内的热负荷，从而提高涡轮叶片的冷却效率。有针对性的优化冷却可以节省冷却空气，进一步提高发动机的整体效率。

NG-Turb涡轮机试验台

NG-Turb试验台在以干燥空气为流动介质的闭合回路中工作。试验台包括空气温度和压力调节装置，允许研究人员单独设置马赫数和雷诺数等关键参数。该系统还配有一个空气干燥器和一个独立的空气冷却压缩机，可将系统中的气流分流并供应给涡轮机，用于冷却空气模拟。试验台现在还包括热交换器，用于降低冷却空气的温度，从而尽可能真实地设置另一个参数，即主气流与冷却空气的温度比。

DLR从德国联邦经济事务和气候行动部（BMWK）获得资金支持，用于准备其地面试验台，包括哥廷根的NG-Turb试验台，以研究航空业中与气候兼容的燃料和推进技术（UpLift项目）。该项目的重点是氢在发动机中的潜在用途，其影响也将是涡轮机研究中未来调查的主题。这笔资金是BMWK航空研究计划LuFo Klima的一部分，该计划是德国政府支持航空业实现碳中和的资助工具。

目前，另一个研究重点是“热条纹跟踪”，即研究人员测量温度条纹及其流经涡轮机的情况。