JETSDREAMS

JETSDREAMS ist ein studentisches Projekt an der TU Berlin. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Versuchsdurchführung einer Kleingasturbine.

Mehr Informationen auf der Webseite von JETSDREAM.

Aktuelles

DGLR-Nachwuchsgruppe JETSDREAM

Prototyp der Kleingasturbine KGT210. Bild: TU Berlin/PR/Jacek Ruta.


Die gesamtheitliche Ausbildung von Studentinnen und Studenten stellt einen wichtigen Baustein bei der Sicherung der zukünftigen Standortkompetenz Deutschlands im Bereich der Luft- und Raumfahrt dar. Dies gilt insbesondere im Bereich der Luftfahrtantriebe, da diese aufgrund der vielseitigen Anforderungen an Leistung, Integrität und Lebensdauer hochgradig komplexe Maschinen repräsentieren. Dabei ist es wichtig, die grundlegenden Theorien zu kennen. Mindestens genauso wichtig ist es aber, sie auch praktisch verstehen und umsetzen zu können. Dazu rief der damalige Lehrstuhlinhaber des Fachgebiets Luftfahrtantriebe an der TU Berlin, Prof. Dr.-Ing. Hourmouziadis, im Jahr 2005 das Projekt JETSDREAM (Jet Engine Test Stand for Data Recording, Evaluating And Monitoring for Students Education) im Rahmen einer studentischen Initiative ins Leben. Es ist bis heute fester Bestandteil der praxisorientierten Ausbildung.

Ziel war und ist die Umsetzung erworbenen Wissens in die Entwicklung, Fertigung und den Betrieb von Kleingasturbinen in eigenständiger Arbeitsweise. In einem interdisziplinären Ansatz wird Teamarbeit in Planung, Entwurf, thermodynamischer und mechanischer Berechnung, Werkstoffkunde, Konstruktion, Erprobung, Optimierung und nicht zuletzt wirtschaftlichen Aspekten anhand einer komplexen technischen Problemstellung trainiert.

Ständige Optimierung

So entstand die erste schuberzeugende Kleingasturbine an der TU Berlin. Nach den ersten Testläufen im Jahr 2007 konnten Verbesserungspotenziale identifiziert werden, die dann kontinuierlich durch nachfolgende Projektteams aufgegriffen wurden, um sowohl die Komponenten als auch die Gesamtmaschine zu optimieren. Neben der Weiterentwicklung der Gasturbine selbst entstand ein neuer Versuchs- und Teststand in der fachgebietseigenen Triebwerkshalle der mit entsprechender Mess- und Überwachungstechnik für einen sicheren Testbetrieb ausgestattet wurde.

Aufgrund des großen Erfolges des Projektes konnte JETSDREAM in den letzten Jahren erfolgreich mehrere von der TU Berlin geförderte Projektwerkstätten einwerben. Bei diesen Projektwerkstätten können Studierende zusammen mit einem Tutor einzelne Themen bearbeiten und sich auf ihr Studium anrechnen lassen. So arbeiten kontinuierlich Studierende mit der Unterstützung des JETSDREAM-Teams an verschiedenen Turbinenvarianten. Von der schuberzeugenden Kleingasturbine KGT210 hin zu einer für die dezentrale Energieversorgung in Schwellen- und Entwicklungsländern konzipierten Maschine „BIO-CO2ncept“ entstehen so Systeme in größtenteils studentischer Arbeit.

Synergien zwischen  Luftfahrt und Energieerzeugung

Für eine dezentrale, aber robuste Stromerzeugung sind kleine Gasturbinen nach dem derzeitigen Stand der Technik Alternativen zu Kraftwerken. Ein Entwicklungsziel für die mit Biogas betriebene Kleingasturbine „BIO-CO2ncept" war die Kostenreduzierung. Das konnte unter anderem durch die Verwendung von Standardkomponenten aus der Automobilindustrie erreicht werden. Um das Betriebsverhalten der Kleingasturbine bewerten zu können, ist sie mit einer eigens entwickelten Instrumentierung auf der Basis von Open-Source-Hardware ausgestattet. Der so entstandene Prototyp soll aus einem Biogas-Derivat Strom erzeugen und in der fachgebietseigenen Versuchshalle ausführlich getestet werden. Dazu wurde eine Gasanlage installiert, die die variable Einstellung eines Methan-Stickstoff-Gemisches erlaubt. Mit diesem Aufbau können alle relevanten thermodynamischen Parameter einschließlich der erzeugten elektrischen Leistung gemessen werden.

Somit können neue Erkenntnisse aus den Forschungstätigkeiten des Lehrstuhls, und hier insbesondere aus der modernen Leistungsrechnung, durch die praktische Anwendung im Labor in eine praxisnahe Ausbildung übertragen werden. Die meist theoretischen Aspekte einzelner Lehrveranstaltungen werden somit für die beteiligten Studierenden an den tatsächlichen Abläufen und Zusammenhängen in der Maschine begreifbar.

Die Mitarbeit in den studentischen Projekten des Fachgebietes lohnt sich auch über die gesammelte persönliche Erfahrung hinaus. Das praktische Engagement und die gewonnenen Kenntnisse kommen bei der Industrie gut an. Ebenso dienen sie der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses und kommen dem Ausbau der  Kompetenzen und Forschungsschwerpunkte des Fachgebietes zugute. Es gibt also einen fließenden Übergang zwischen den Lehrtätigkeiten und den Forschungsaktivitäten des Fachgebietes. Letztere werden sowohl aus Haushaltsmitteln als auch durch erfolgreiche Platzierung in allen fachlich relevanten Förderprogrammen bestritten.

Ein Beispiel ist die Einrichtung des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereiches 1029 TurbIn. Er hat zum Ziel, eine Gasturbine mit innovativem Kreisprozess zu entwickeln, deren Wirkungsgrad gegenüber dem heutigen Stand der Technik signifikant höher ist. Ein zentrales Element des SFB 1029 ist die Ablösung der konventionellen Wärmezufuhr bei konstantem Druck durch eine periodisch druckerhöhende Verbrennung bei nahezu konstantem spezifischem Volumen. Der prinzipielle Ansatz ähnelt damit der Funktionsweise eines konventionellen Verbrennungsmotors. Die dabei auftretenden starken periodischen Druckschwankungen am Verdichteraustritt und Turbineneintritt stellen eine zentrale Herausforderung des zu erforschenden Konzeptes dar. Konsequenterweise stellen daher Themen der instationären Verdichter- und Turbinenaerodynamik sowie der thermodynamischen Betrachtung des Gesamtsystems die Inhalte der fachgebietseigenen Teilprojekte dar. Studierende, die das Gesamtsystem aus ihrem Studium her kennen, können sich dabei wesentlich einfacher in die verschiedenen Problemstellungen hineinversetzen und kreativ lösen. Dies belegt einmal mehr die Notwendigkeit einer systemisch orientierten Wissensvermittlung in der Ausbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren.