Eine zentrale Herausforderung in der Entwicklung emissionsarmer, neuartiger Verbrennungssysteme in Flugtriebwerken ist die Analyse der Interaktion von Brennkammer und Turbine. Um den Wirkungsgrad des Gesamtsystems zu steigern, werden die Strömungsbedingungen am Austritt der Brennkammer in der Auslegung der ersten Hochdruckturbinenstufe berücksichtigt. Aufgrund der extremen Temperaturen in Triebwerksbrennkammern ist die Kenntnis dieser Bedingungen allerdings mit großen Unsicherheiten behaftet. Das Ziel der Dissertation ist die Entwicklung einer Methodik, mit deren Hilfe diese Unsicherheiten im Auslegungsprozess berücksichtigt werden können. Dies soll die Entwicklung robuster Komponenten ermöglichen, die nicht versagen, wenn vom Auslegungszustand abweichende Zustände eintreten.

Wesentlicher Bestandteil der Methodik ist ein Modell, das auf Basis eines Parametersatzes zweidimensionale Strömungsprofile erzeugt, die charakteristisch für moderne Magerbrennkammern sind. Diese werden einer dreidimensionalen Simulation der Strömung durch die Turbine als Randbedingung aufgeprägt. Stochastische Schwankungen der Eingangsparameter innerhalb der Unsicherheiten können somit berücksichtigt werden. Die entwickelte Prozesskette, die Parameter der Turbineneintrittsbedingungen mit Leistungsgrößen der Turbine verknüpft, wird mit Hilfe statistischer Verfahren zur Quantifizierung von Unsicherheiten analysiert. Das Modell kann sowohl die Bedingungen einer Prüfstandsumgebung als auch jene in realen Triebwerken hinreichend genau abbilden.

Starker Drall am Austritt, der charakteristisch für moderne Brennkammern ist, interagiert mit der ersten Statorschaufel der Turbine. Bekannte Sekundärströmungen in der Schaufelpassage werden beeinflusst und bisher unbekannte werden induziert. Mit Hilfe des entwickelten Prozesses kann ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Umfangsposition des Drallkerns und der Radialposition der induzierten Strukturen identifiziert werden. Dieser verursacht Unsicherheiten in der thermalen Belastung der Schaufeln und der Nabenendwand und somit der Lebensdauer der Turbine. Unsicherheiten im thermischen Wirkungsgrad resultieren im Wesentlichen aus Unsicherheiten in der Position von Heißgassträhnen am Turbineneintritt.