2026年10月2日

 

• 位於奧格斯堡的德國航空航天中心燃氣渦輪機測試與模擬研究所於 2026 年 10 月 1 日投入使用其引擎零件測試台。
• 新的測試基礎設施使得在真實條件下進行調查成為可能。
• 它提供的服務範圍獨樹一格。
• 重點領域：航空、氣候友善與經濟高效的推進技術

 

德國航空航天中心（DLR）位於奧格斯堡創新園區的研究設施建設正在穩步推進：DLR燃氣渦輪機測試與模擬研究所於2026年10月1日啟用了其發動機部件測試台。研究人員現在可以更精確地確定零件和材料的性能和壽命，並優化密封系統的有效性，從而開發出氣候友善且經濟高效的推進技術。

研究所所長薩賓·阿爾迪教授歡迎了來自政界、工業界和研究界的約80位來賓。開幕式由巴伐利亞州經濟、區域發展和能源部國務秘書托比亞斯·戈特哈特、德國航空航天中心航空事業部董事會成員馬庫斯·費舍爾博士、奧格斯堡市第三任市長貝恩德·齊策爾斯貝格、工業設備運營有限公司（IABG）首席營運官托馬斯·科勒以及RENK測試系統有限公司馬蒂亞斯·卡勒共同負責有限公司。

新的測試基礎設施能夠在真實條件下對引擎部件進行研究，其服務範圍獨一無二。

 

機械-熱-化學測試（MTC）

燃氣渦輪機通常每五到七年進行一次大修。引擎零件的意外過早失效會造成嚴重的安全隱患和高昂的損失，因此盡可能精確地確定其使用壽命至關重要。為此，德國航空航天中心（DLR）新建的試驗大廳配備了四套不同的MTC試驗裝置，用於對試樣進行長期、同時承受極端機械、熱和化學應力的測試。這些系統在機械應力（M）方面有所不同，而熱應力（T）和化學應力（C）能力在所有試驗裝置中均相同。這四套MTC試驗裝置共同涵蓋了引擎中最相關的腐蝕損傷行為。使用先進的雷射系統將試樣加熱至高達攝氏1400度。在此過程中，試樣被置於一個充滿模擬典型廢氣或特定廢氣成分氣體的壓力容器中，並可承受高達20巴的壓力。

根據應用和應力場景的不同，測試持續時間最長可達100天。利用時空高解析度的攝影系統，可以即時觀察樣品的應變和由此產生的裂縫。損傷機制的精確分析和解釋也由德國航空航天中心（DLR）負責。為此，該中心配備了最先進的冶金技術和全面的顯微鏡設備，包括掃描電子顯微鏡。

 

MTC-Biax 測試平台

MTC雙軸疲勞試驗台配備兩個伺服液壓作動器，每個軸上可施加高達100千牛的力，頻率高達10赫茲，從而實現疲勞試驗。雙軸設計能夠模擬真實應力狀態，確保試驗結果可推廣應用於複雜部件。

此外，該試驗台透過機械裝置的改造，可以進行微動疲勞試驗；這種損傷可能發生在引擎內部不同部件相互接觸的點上，與引擎的使用壽命密切相關。

 

MTC蠕變試驗台

蠕變是縮短引擎零件（例如渦輪葉片）使用壽命的關鍵因素。當部件持續承受高溫和高力時，就會發生蠕變。尤其是在機械應力循環等循環因素的作用下，損傷率會顯著增加。這種蠕變-疲勞交互作用是使用壽命預測面臨的最大挑戰之一。

MTC蠕變試驗台正是為了解決腐蝕附加影響下的這個問題而設計的。除了可進行高達50千牛的單軸蠕變疲勞試驗外，MTC蠕變試驗台還能對試體施加循環扭矩，進而模擬複雜的應力條件。

 

MTC-Uniax 測試平台

MTC-Uniax試驗台基於伺服液壓試驗機，可在高達30赫茲的試驗頻率下施加±100千牛的試驗力。該試驗台設計用途廣泛，不僅可以進行拉伸疲勞試驗，還可以進行彎曲試驗和特殊的裂紋擴展研究等。因此，它能夠涵蓋非常廣泛的機械負載範圍，適用於模擬引擎工況的試驗。

 

MTC-VHCF 測試台

MTC-VHCF試驗台的加載框架基於改進型電動力共振試驗機，可實現1000赫茲的試驗頻率和±15千牛的最大載荷幅值。此試驗台特別適用於載重循環次數極高（約10的9次方）的疲勞壽命試驗，例如飛機渦輪機應用中的典型疲勞試驗，或用於抑制時間相關效應（例如蠕變）的快速疲勞試驗。

 

轉子試驗台

德國航太中心（DLR）燃氣渦輪機測試與模擬研究所的轉子試驗台也已投入使用。該試驗台能夠在真實的測試條件下，使用全尺寸部件，研究引擎部件在旋轉作用下的運作特性、磨損、熱傳遞和相互作用。研究重點是所謂的二次空氣系統：它是影響引擎效率甚至永續性的關鍵因素。

燃氣渦輪機中高達 20% 的空氣流量並非流經正常的燃氣通道，而是流經二次空氣系統。這部分空氣用於冷卻等用途，技術上不可避免，但會降低燃氣渦輪機的效率。新型試驗台可在接近實際運轉工況下測試刷式密封件－驅動力為每分鐘 27,000 轉，功率為 170 千瓦，空氣供應量為每秒 1 公斤，壓力高達 15 巴，溫度高達攝氏 500 度。未來，透過對試驗台進行改進或改造，可將其功能擴展到二次空氣系統其他零件的測試。

 

未來的引擎

透過使用替代性、永續燃料，能源生產和航空業都將實現氣候中和——而燃氣渦輪機將繼續在其中發揮核心作用。德國航空航天中心（DLR）在其奧格斯堡基地打造了一套全球獨特的測試設施基礎設施，以滿足工業和科學領域的這些需求。該建築和測試設施的建設資金來自巴伐利亞州經濟、區域發展和能源部。測試設備的調試標誌著DLR燃氣渦輪機測試與模擬研究所發展歷程中的另一個里程碑。

 

[照片]

(A) 德國航空航太中心（DLR）奧格斯堡燃氣渦輪機測試與模擬研究所

德國航太中心燃氣渦輪測試與模擬研究所位於奧格斯堡的新大樓於2025年3月25日正式啟用。該測試中心的核心設施包括配備數位化聯網零件測試台的實驗設備，並輔以一個綜合性數位平台——虛擬引擎的開發。

(B) MTC雙軸試驗台

MTC雙軸試驗台能夠對材料在類似引擎工況（即同時承受機械、熱和化學負荷）下的機械-熱-化學性能進行測試，以評估其使用壽命表現。

(C) MTC-VHCF 試驗台

由於其高達 1000 赫茲的測試頻率，MTC-VHCF（超高週疲勞）試驗台特別適用於高循環次數的疲勞壽命試驗。圖中顯示了壓力容器上的四個圓形光纖接入點。不同顏色的窗口代表其不同的表面塗層——這些塗層與下一步將要安裝的光學測量技術和雷射加熱系統相匹配。

(D) MTC-VHCF試驗台特寫

由於其高達1000赫茲的測試頻率，MTC-VHCF（超高週疲勞）試驗台特別適用於高循環次數的疲勞壽命試驗。圖中顯示了壓力容器上的四個圓形光纖接入點。不同顏色的窗口代表其不同的表面塗層——這些塗層與下一步將要安裝的光學測量技術和雷射加熱系統相匹配。