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Richard Zheng Gerd Krämer

• In der kommerziellen Luftfahrt hat sich im letzten Jahrzehnt das Geschäftsmodell zwischen Triebwerksherstellern und den Fluggesellschaften stark verändert: Statt des Verkaufs und der Wartung von Triebwerken stehen nun leistungsbasierte Verträge im Fokus. Diese Verträge ermöglichen es den Fluggesellschaften, die Nutzungszeiten der Triebwerke zu mieten, während die Hersteller die WartungskostenIn der kommerziellen Luftfahrt hat sich im letzten Jahrzehnt das Geschäftsmodell zwischen Triebwerksherstellern und den Fluggesellschaften stark verändert: Statt des Verkaufs und der Wartung von Triebwerken stehen nun leistungsbasierte Verträge im Fokus. Diese Verträge ermöglichen es den Fluggesellschaften, die Nutzungszeiten der Triebwerke zu mieten, während die Hersteller die Wartungskosten tragen und eine kontinuierliche Zustandsüberwachung der Triebwerke anbieten. Dadurch sind Triebwerkshersteller dazu angehalten, zuverlässige und qualitativ hochwertige Produkte zu liefern sowie effektive und nachhaltige Instandhaltungsmaßnahmen bereitzustellen. Um diese Instandhaltungen effektiv und nachhaltig zu gestalten, werden ausgereifte Wartungsstrategien benötigt, die auf einer genauen Zustandsüberwachungen und präzisen Vorhersagemodellen basieren. Im Rahmen des internen Forschungsprojektes „PREDICT“, das Anfang 2025 am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR e.V.) gestartet wurde, ist das Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie (BT) in Stuttgart mit Arbeiten zur Modellierung von geschädigter Triebwerkskomponenten und der Implementierung der Strukturbewertungen an diesem Projekt beteiligt. Ziel ist die Entwicklung von Methoden zur Zustandsüberwachung und Prognose von Flugzeugtriebwerken sowie deren Integration in Lebenszyklusmodelle. Diese Arbeit leistet einen vorbereitenden Beitrag zum Projekt, indem typische kontinuierliche Schadensereignisse an Bauteilen im Gas-Pfad von Turbofan-Triebwerken untersucht werden, die durch aerodynamische Veränderungen die Effizienz des Teil- und Gesamtsystems beeinflussen. Die Schäden werden zusätzlich hinsichtlich ihrer Charakteristik, Ursachen und Wartungsmaßnahmen analysiert, und ihre Auswirkungen auf die primären Triebwerksparameter tabellarisch dargestellt. Anhand definierter Bewertungskriterien wird ein repräsentatives Schadensbild ausgewählt, das als Grundlage für weitere Forschungsarbeiten des DLR BT im Rahmen des Projekts dient. Die Erfüllung der definierten Bewertungskriterien für das Forschungsprojekt wird ebenfalls tabellarische zusammengefasst. Auf Basis der Untersuchung und Bewertung von Schadensereignissen wurde Erosion als das repräsentative Schadensbild für das Forschungsprojekt ausgewählt. Die Analyse zeigte, dass Erosion langfristig zu signifikanten Effizienzverlusten, strukturellen Veränderungen sowie erhöhten Betriebskosten für Fluggesellschaften und Reparaturkosten für Triebwerkshersteller führt. Fouling wurde ebenfalls als mögliche Auswahl betrachtet, jedoch fiel die Entscheidung aufgrund bestehender effektiver Wartungsmaßnahmen gegen Fouling sowie der schwerwiegenderen sekundären Effekte von Erosion zugunsten der Erosion aus.…
• In commercial aviation, the business model between engine manufacturers and airlines has changed within the past decade. Instead of selling and maintaining engines, manufacturers now focus on performance-based contracts. These agreements allow airlines to lease engine usage at a steady cost rate while manufacturers provide continuous condition monitoring as well as cover maintenance costs. Thus,In commercial aviation, the business model between engine manufacturers and airlines has changed within the past decade. Instead of selling and maintaining engines, manufacturers now focus on performance-based contracts. These agreements allow airlines to lease engine usage at a steady cost rate while manufacturers provide continuous condition monitoring as well as cover maintenance costs. Thus, engine manufacturers are incentivized to deliver high-quality products while at the same time ensuring effective and sustainable maintenance. However, this requires advanced maintenance strategies based on precise condition monitoring and predictive models. As part of the internal research project “PREDICT”, launched in early 2025 at the German Aerospace Center (DLR e.V.), the Institute for Structures and Design (BT) in Stuttgart is contributing by modelling damaged turbofan engine components and implementing structural assessments. The goal is to develop methods for more precise engine condition monitoring and forecasting, which then are implemented into lifecycle models. This study serves as a preparation for the upcoming project by examining common faults in components within the gas path of turbofan engines, which impact the overall system efficiency due to aerodynamic changes. These faults are analysed according to their characteristics, causes and maintenance measures, as well as their effects on primary engine parameters, which are then summarized in tabular form. Based on defined evaluation criteria, a representative fault is selected as the foundation for further research at DLR BT within the scope of the “PREDICT” project. The fulfilment of these faults regarding the evaluation criteria are also summarized in tabular form. Based on the investigation and assessment of common engine faults, erosion was identified as the representative damage pattern for this research. The analysis has shown that erosion leads to significant long-term efficiency losses, structural changes and increased operational costs for airlines, as well as higher repair costs for engine manufacturers. While fouling was also considered a potential option, existing effective maintenance measures against fouling have rendered it less viable. In addition, the more severe secondary effects of erosion have led to the final selection of erosion as the representative damage pattern of this research.…