Die Professur für Luftfahrtantriebe betreibt mehrere Prüfstände zur Untersuchung und Optimierung kleiner Turbojet-Triebwerke. Die klassische Bauform als reine Turbojet-Triebwerke erzeugt den Schub ausschließlich durch die kinetische Energie des heißen Abgasstrahls. Die kompakten Triebwerke verfügen über eine hohe Leistungsdichte mit einem Schub-Gewichts-Verhältnis von 10. Damit eignen sich diese Antriebssysteme die Anwendung in kleinen unbemannten Luftfahrtsystemen, sogenannten UAVs. Die Entwicklung der zukünftigen Luftverteidigung misst diesen Luftfahrtsystemen im Verbund mit Kampfjets der nächsten Generation hohe Bedeutung bei.
Für diese Aufgaben müssen die kleinen Triebwerke weiterentwickelt werden. Ziel ist die Reduktion des schubspezifischen Verbrauchs sowie Erhöhung des Schubs bei gleicher Baugröße. Eine Schuberhöhung erfordert entweder eine Steigerung des spezifischen Schubs oder Erhöhung des Massendurchsatzes. Die Steigerung der thermodynamischen Parameter sind jedoch durch materialtechnische und konstruktive Grenzen limitiert.
An der Professur für Luftfahrtantriebe wird für Turbojet-Triebwerke bis maximal 1000 N das Konzept der Ejektordüse verfolgt. Diese arbeitet nach dem Venturi-Prinzip und fördert mit Hilfe eines schnell strömenden Primärstrahls ein sekundäres Medium, auch bekannt als Strahlpumpe. Auf diese Weise wird die kinetische Energie des heißen Abgasstrahls (Primärstrahl) durch Einsaugen kalter Umgebungsluft auf eine größere Masse übertragen. Mit dem höheren Massenstrom kann effizienter Schub erzeugt werden. Auf das gleiche Prinzip setzen moderne Turbofan-Triebwerke, welche aufgrund der Komplexität jedoch nicht auf diese Schubklassen miniaturisiert werden können. Weitere Informationen siehe Veröffentlichung "Untersuchungen zu Ejektordüsen an kleinen Fluggasturbinen"
Zur Optimierung der Leistungsfähigkeit der Ejektordüse werden neuartige blütenförmige Primärdüsen entwickelt und getestet. Aufgrund der kompakten Bauweise mit geometrisch komplexen Formen bieten hier vor allem additiv gefertigte Bauteile in Kombination mit neuen Werkstoffen große Verbesserungspotenziale. Am Leistungsprüfstand werden die Temperatur- und Strömungsprofile dieser Düsen vermessen. Weitere Informationen siehe Veröffentlichung "Design and numerical simulation of ejector nozzles for very small turbojet engines"
Im Verbund als Mischer-Ejektordüse konnte bereits eine Schubverstärkung über 10 % nachgewiesen werden. Durch die Mischung des Abgases mit Umgebungsluft im Verhältnis von 1:2 wird zusätzlich die Abgastemperatur gesenkt. Die kühlende Wirkung der Ejektordüse erlaubt die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff in direkter Nähe der Düse, was die Integrationsmöglichkeit in die Flugzeugzelle erleichtert. Durch Umformung der Strahlleistung sinken die Geschwindigkeitsgradienten, was zusammen mit der Abschirmung des Abgasstrahls durch den Ejektor zur Reduktion der Lärmemission genutzt werden kann. Weitere Informationen siehe Veröffentlichung "Untersuchung der Lärmemission eines kleinen Turbojet Triebwerks mit unterschiedlichen Düsentypen"
Neben Schubtriebwerken werden auch kleine Wellenleistungstriebwerke untersucht. Zu diesem Zweck wird ein Prüfstand mit bis zu 60 kW Bremsleistung betrieben. Forschungsziel ist die Vermessung und Ermittlung von Kennfeldern um die Eignung dieser Triebwerke für Hybrid-Elektrische Antriebsstränge und Range-Extender zu bewerten.
Ansprechpartner: Prof. Andreas Hupfer