Advanced Recontouring Process (ARP) spart Materialkosten

Längere Lebensdauer für Triebwerksschaufeln im Verdichter
Ein weltweit einmaliges Verfahren

Die Triebwerksschaufeln in modernen Strahltriebwerken sind einem ständigen Verschleiß ausgesetzt: Die mit der Luftströmung einfallenden Staubpartikel bewirken an den Vorderkanten eine starke Erosion. Insbesondere die Deformation der Schaufeln im Verdichter führt zu enormen Leistungsverlusten. Bislang wurden die teuren Bauteile von Hand nachgeschliffen und konnten höchstens für zwei weitere Umläufe benutzt werden, bevor sie verschrottet werden mussten. 1994 entwickelte die Lufthansa Technik AG gemeinsam mit der Universität Aachen ein weltweit einmaliges Verfahren, bei dem die abgenutzten Verdichterschaufeln zunächst elektronisch analysiert werden und dann mit Roboter-Präzision eine neue Kontur bekommen. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Bauteile von bislang drei auf nunmehr vier Umläufe. Durch das bessere Profil sinkt zudem der Treibstoffverbrauch.

Der "Advanced Recontouring Process" (ARP) wurde zunächst für die Triebwerkstypen CF6-50 und CF6-80C2 angeboten, die vor allem bei den Flugzeugmustern Boeing 747-200 und 747-400 zum Einsatz kommen. Mittlerweile wurde das Angebot um die Triebwerkstypen CFM56-All und V2500 erweitert. Triebwerks-Hersteller General Electric empfiehlt für das CF6-50-Triebwerk, dass aus Leistungsgründen der Sehnenlängenverlust jeder Schaufel im Vergleich zum neuen Bauteil höchstens drei Prozent betragen sollte. Mit ARP jedoch ist es möglich, dieses Limit auf bis zu acht Prozent zu erweitern, ohne dass sich die Charakteristika der Triebwerke verschlechtern - dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Schaufeln beträchtlich. ARP wurde deshalb von Lufthansa Technik als Standard-Verfahren bei der Triebwerks-Überholung übernommen. 

Berechnung des bestmöglichen aerodynamischen Profils

Das neue Profil, das die Triebwerksschaufeln im Rahmen des Verfahrens bekommen, ist nicht mit dem Profil eines Neuteils identisch. Vielmehr wird es in Abhängigkeit von der verkürzten Sehnenlänge der abgenutzten Schaufeln berechnet, damit das bestmögliche aerodynamische Profil entsteht. Ein computergesteuertes Inspektionssystem untersucht zunächst die ausgebauten Triebwerksschaufeln: Je nachdem, wie stark die Teile abgenutzt sind, werden sie einem von drei "Clustern" zugeordnet, die für jede Verdichterstufe gespeichert sind. Eine entsprechende Codierung als Ergebnis des Messens und Wiegens wird mit einem Tintenstrahldrucker auf jede Schaufel aufgedruckt.

Ein Schleifroboter versieht die Bauteile anschließend mit dem optimalen Profil. Im Gegensatz zum traditionellen manuellen Abschleifen der Triebwerksschaufeln ist die Qualität des Schleif-Roboters immer wieder reproduzierbar, und es wird stets nur das nötige Minimum des Materials abgeschliffen. Der Sehnenlängenverlust liegt im Bereich von 0,2 Millimetern. Mit dem Verfahren werden die ersten 30 Prozent der Schaufellänge bearbeitet. In Abhängigkeit des Materials der Triebwerksschaufeln, die aus Titan oder aus Stahl bestehen, werden verschiedene Schleifscheiben verwendet. 

Verbesserung der Abgastemperatur-Werte

Welche Vorteile der "Advanced Recontouring Process" bringt, konnte ein Leistungs-Test zeigen: Bei zwei Testläufen wurde ein Triebwerk zunächst mit manuell verrundeten Triebwerksschaufeln und dann mit ARP-optimierten Schaufeln ausgestattet, beide mit jeweils um acht Prozent verkürzter Sehnenlänge. Die Analyse der Daten belegt, dass sich bei den ARP-Schaufeln der Abstand zum herstellerseitig vorgegebenen Grenzwert der Abgastemperatur (Exhaust Gas Temperature, EGT) um drei bis vier Grad verbessert. Zum Vergleich: Pro 1.000 Flugstunden verschlechtert sich dieser Wert um etwa drei Grad. Folglich können die mit ARP gewarteten Triebwerke mehr als 1000 Stunden länger im Einsatz bleiben, was die Kosten pro Flugstunde deutlich verringert. Mit den besseren EGT-Werten verringert sich der Treibstoff-Verbrauch. Zusammengenommen mit der erhöhten Verdichterleistung und der längeren Lebensdauer der Triebwerksschaufeln ergeben sich so beträchtliche Kostensenkungen: Pro Jahr spart der "Advanced Recontouring Process" der Lufthansa-Flotte mehr als eine halbe Millionen Euro.