Das Rotorlagersystem des Simulators wurde in verschiedenen Ausrichtungen betrieben. Anschließende Tests wurden durchgeführt, um auch die Leistungsfähigkeit von Miniatur-Axial-Folienlagern zu demonstrieren. Es besteht eine gute Korrelation zwischen Messung und Analyse. Es wurden auch sehr kurze Rotorbeschleunigungszeiten vom Ruhezustand auf die Höchstgeschwindigkeit gemessen. Mit einem parallelen Testsimulator wurden über 1000 Start-Stopp-Zyklen akkumuliert, um die Lebensdauer des Lagers und der Beschichtung zu demonstrieren. Aufgrund dieser erfolgreichen Tests wird erwartet, dass das Ziel der Entwicklung ölfreier Turbolader und kleiner Turbostrahltriebwerke erreicht wird, die mit hohen Geschwindigkeiten und langer Lebensdauer arbeiten.
Die Anforderungen an leistungsstarke und langlebige Lager für diese neue Maschinenklasse sind hoch. Herkömmliche Wälzlager werden durch die erforderliche Geschwindigkeit und Belastbarkeit vor große Herausforderungen gestellt. Sofern die Prozessflüssigkeit nicht als Schmiermittel verwendet werden kann, wird dies mit ziemlicher Sicherheit auch ein externes Schmiersystem tun.
Durch den Wegfall der ölgeschmierten Lager und des zugehörigen Versorgungssystems wird das Rotorsystem vereinfacht, das Systemgewicht verringert und die Leistung gesteigert, die Temperaturen im Lagerraum steigen jedoch, was letztendlich Lager erfordert, die bei Temperaturen von annähernd 650 °C und hohen Drehzahlen betrieben werden können Lasten. Die ölfreien Lager müssen nicht nur den extremen Temperaturen und Geschwindigkeiten standhalten, sondern auch den Stoß- und Vibrationsbedingungen in mobilen Anwendungen standhalten.
Die Machbarkeit des Einsatzes nachgiebiger Folienlager bei kleinen Turbostrahltriebwerken wurde unter einem breiten Spektrum an Temperatur-, Stoß-, Last- und Geschwindigkeitsbedingungen demonstriert. Tests bis 150.000 U/min, bei Lagertemperaturen über 260 °C, unter Stoßbelastung bis 90 g und Rotorausrichtungen einschließlich 90-Grad-Pitch und Roll wurden alle erfolgreich abgeschlossen. Unter allen getesteten Bedingungen blieb der foliengelagerte Rotor stabil, die Vibrationen waren gering und die Lagertemperaturen waren stabil. Insgesamt hat dieses Programm den Hintergrund geschaffen, der für die Entwicklung eines völlig ölfreien Turbojet- oder Hochleistungs-Turbofan-Triebwerks erforderlich ist.
Referenz
Isomura, K., Murayama, M., Yamaguchi, H., Ijichi, N., Asakura, H., Saji, N., Shiga, O., Takahashi, K., Tanaka, S., Genda, T., und Esashi, M., 2002, „Entwicklung eines Mikroturboladers und eines Mikrobrenners für einen Drei-
Dimensional Gas Turbine at Microscale“, ASME Paper Nr. GT-2002-3058.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28.06.2022