Anwendungsschwerpunkte im Bereich der Luftfahrt

Getriebe für Drehflügler (Hubschrauber und Tiltrotor-/Tiltwingflugzeuge) haben eine besondere Bedeutung, da deren uneingeschränkte Funktion unter allen Betriebsbedingungen die Autorotationsfähigkeit sicherstellt. Die besonders hohen Anforderungen an Getriebe für Drehflügler sind in den Bauvorschriften (Certification Specifications) der EASA (European Aviation Safety Agency) dokumentiert. Die Erfüllung dieser Anforderungen muss nach diesen Bauvorschriften experimentell nachgewiesen werden.

Alle Forschungsvorhaben finden vor diesem Hintergrund statt. Deshalb verfügt der Forschungsbereich über ein Labor mit mehreren Prüfständen, die alle für die von der EASA geforderten Nachweisläufe geeignet sind.

Der Forschungsbereich führt die Entwicklung von konventionellen Hubschraubergetrieben in Zusammenarbeit mit Industriepartnern durch.

Weiters forscht der Bereich in transnational geförderten Forschungsvorhaben an Getrieben und Antriebssträngen für neuartige Drehflüglerkonzepte (z.B. RACER von Airbus Helicopters und Next Generation Civil Tiltrotor von Leonardo), bei denen während des Fluges durch Veränderung der Getriebeübersetzung die Rotordrehzahl variiert werden kann, wobei die Turbinendrehzahl konstant bleibt.

Bei der Verbesserung der Sicherheit von Hubschraubergetrieben unterstützen wir die EASA zum Beispiel im Rahmen des jährlich stattfindenden EASA Rotorcraft Symposiums in Köln.

Ein weiteres Forschungsfeld sind Triebwerksgetriebe für Flächenflugzeuge. Neben Industrieprojekten stehen dabei die Mitwirkung an neuen Antriebslösungen (z.B. wasserstoffbasierte Antriebe im Rahmen von CleanAviation) im Fokus. Auch die Weiterentwicklung der Triebwerke mit Geared Turbofan wird von der Forschungsgruppe bearbeitet. Dabei wird zusammen mit der Forschungsgruppe Luftfahrzeugsysteme auch die Integration dieser Triebwerke in den Gesamtentwurf behandelt.

In Zusammenarbeit mit dem Forschungsbereich Tribologie forschen wir sowohl an neuen, verbesserten Schmierstoffen für Luftfahrtgetriebe als auch an schmierstofffreien Maschinenelementen, z.B. Wälzlagern der Heckrotorabtriebswellen von Hubschraubern.

Ein weiteres Forschungsfeld im Bereich der Luftfahrt ist die Innenausrüstung von Rettungshubschraubern.

Die Forschungsgruppe ist auch Ansprechpartner für Entwicklungsaufgaben im Bereich der Prüfstandstechnik, der Fahrzeuggetriebe für neue Antriebskonzepte und Entwicklungen im Bereich des Rettungswesens und der Feuerwehrtechnik.

Optimierte Hubschraubergetriebe made in Austria (2011-2013), FFG gefördertes Forschungsprojekt, siehe auch Präsentation des FFG-Projektes OHA! (PDF), öffnet eine Datei in einem neuen Fenster.

Aktuellen Hubschraubergetrieben liegen, bedingt durch deren lange Entwicklungs- und Qualifikationszeiten, aus heutiger Sicht veraltete technische Lösungen zugrunde. In zwei aktuellen Getrieben wurden daher die heute verfügbaren Technologien anwendungsnah erprobt, um deren Leistung zu optimieren.

Untersucht wurden die Potentiale heutiger Berechnungsverfahren und – software, Oberflächenbehandlung von Zahnrädern, Dichtungen, optimierte Getriebearchitektur und Schmierstoffe. Es konnten grosse Verbesserungen erreicht werden, die nach Abschluss des Projektes in den Getrieben umgesetzt wurden.

Ziel des Projektes „VARI-SPEED“ ist es, ein drehzahlvariables Antriebssystem für einen breiten Bereich von Hubschrauberkonfigurationen zu entwickeln, welches zur Stärkung einer modernen und ökoeffizienten Luftfahrt beiträgt. Hierbei werden ein Rotor und ein Getriebe konzipiert und auf Anwendbarkeit an einem konkreten Hubschrauberkonzept überprüft (Generell, Gewicht, Kosten, Zulassungsaspekte, Zukunftsperspektive) und es werden die Risiken und Fehlerszenarien analysiert.

Das Projekt „VARI-SPEED“ ist ein transnationales Verbundvorhaben in LuFo (Deutschland) und TAKE OFF (Österreich) der TU München, der TU Wien und Zoerkler Gears (Jois)

Erste selbsttragende Innenraumverkleidung der Luftfahrt, ÖAMTC/HeliAir, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

In der detaillierten Übersicht des FFG-Projektes Kokon (PDF), öffnet eine Datei in einem neuen Fenster finden Sie die Ziele des Projektes.

Loss of Lubrication bedeutet, dass ein Hubschraubergetriebe im Flug das gesamte Getriebeöl über Undichtigkeit verliert. Für diesen Fall müssen bis zu 30 Minuten Weiterbetrieb gewährleistet sein und der Nachweis muss experimentell – also in einem späten Stadium der Entwicklung – nachgewiesen werden. Die Forschungsbereiche Tribologie und Maschinenelemente und Luftfahrtgetriebe arbeiten an theoretischen Verfahren und Simulationen, um das Betriebsverhalten im Falle von Loss of Lubrication bereits im frühen Entwicklungsstadium evaluieren zu können.

Hubschraubergetriebe werden üblicherweise mit Turbinenölen betrieben, was primär kaufmännische und logistische Gründe hat. Turbinenöle sind aber nur bedingt für Getriebe geeignet, insbesondere hinsichtlich der hohen Pressungen im Kontakt von Wälzlagern und Verzahnungen.

Der Forschungsbereich Tribologie hat völlig neuartige Additive entwickelt, die am Forschungsbereich Maschinenelemente und Luftfahrtgetriebe mit FVA-Referenzölen in Prüfstandsversuchen getestet wurden; dabei konnte gezeigt werden, dass diese Additive erhebliche Verbesserungen bringen.

Im nächsten Schritt werden die Additive nun mit den heute verwendeten Turbinenölen erprobt. Ziel ist es, so Verbesserungen der Ölperformance zu erreichen, in dem dem Turbinenöl nur die Additive hinzugefügt werden müssen (was auch nachträglich möglich ist).

Für die Phase der Konstruktion hat die TU Wien eine computerunterstützte Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) entwickelt und an realen Hubschraubergetrieben erprobt. Dadurch wird eine wesentlich bessere Einbindung der verpflichtenden FMECA in der Konstruktionsprozess erreicht.