Dumme Frage eines Techniklaien bezüglich Wellenturbinen

Diskutiere Dumme Frage eines Techniklaien bezüglich Wellenturbinen im Luftfahrzeugtechnik u. Ausrüstung Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Also ich hatte gesterne eine Idee. Mich würde gerne von den technikversierteren Leuten im Forum erfahren ob es irgendwie realisierbar ist...

Beagle

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Also ich hatte gesterne eine Idee. Mich würde gerne von den technikversierteren Leuten im Forum erfahren ob es irgendwie realisierbar ist, einerseits im Bezug auf Triebwerkstechnik andererseits in Bezug auf airodynamischen Problemen eines Helikopters.

Könnte man nicht bei Wellenturbinen einen Nachbrenner einbauen um kurzzeitig Schub nach vorne zu bekommen und so eventuell schnell aus eine Gefahrenzone fliegen zu können.

Vielen dank schon mal im Vorraus

LG
Beagle
 

Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
Welche "Gefahrenzone"?
zu viel "Airwolf" geschaut, wie?

Macht prinzipiell wenig Sinn, das ganze, denn

a) ist im Extremfall mehr Triebwerksleistung nützlich, und nicht mehr Vorwärtsschub

b) bringt eine Fahrtüberhöhung jenseits der üblichen Betriebsgrenzen nur einen scheußlich hiohen Fortschrittsgrad und damit massive Probleme mit dem Rotorsystem

c) ist am Austritt der wellenleistungsturbine der Restdruck (hoffentlich, denn sonst wäre der Triebwerkswirkugnsgrad im Normalzustand bescheiden) schon sehr gering. Eine Nachverbrennung bei geringem Totaltdruck ist aber FURCHTBAR ineffizient.

d) gibt es nur wenig Möglichkeiten einer brauchbaren Treibwerksanordnung, welche zuverlässig verhindert, dass ein Nachbrenner den Heckausleger ankokelt

e) ist die Anpassung der hubschraubertypischen Fluggeschwindigkeit an die Strahlgeschwindigkeit eines Nachbrennertriebwerkes derart schlecht dass der "Vortrieb pro Leistungseinsatz" bescheiden wäre

f) ist der Massendurchsatz eines Hubschraubertriebwerks VIEL geringer als der eines normalen Strahltriebwerkes. Der Zusatzschub wäre nicht soooo riesig. Der Nachbrenner kann den Durchsatz aber nicht erhöhen.

g) die kurzen Druckschwankungen zwischen Düsenaustritt und Turbinenaustritt beim Starten des Nachbrenners wären "schlecht" für die Regelung der Rotordrehzahl

h) die Systemkomplexität (Nachverbrennungskammer, Verstelldüse) und damit das gewicht steigt dramatisch. Mehrgewicht ist nicht gerade förderlich bei Hubschraubern.


gruß

A.P.
 
JensB2001

JensB2001

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Hey

Das Prinzip mit dem zusätzlichen Vortrieb beim Hubschrauber wurde mehrfach aufgegriffen... u.a. mit Druckpropeller, wie z.B. beim AH 56 Cheyenne

Auch gab es eine Bell Uh 1 mit zusätzlichen Triebwerken, die für zusätzlichen Vortrieb gedacht waren.
Die Maschine war u.a. auch mit zusätzlichen Stummeltragflächen modifiziert .. und erflog seinerzeit einen Geschwindigkeitsrekord.

Gruß
Jens
 

Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
<Mod-Edit> Kommentare zu Bewertungen sind unerwünscht </Mod-Edit>

vielleicht sollte man bei der Geschichte mit dem Zusatzschub mal noch erwähnen, dass es Ansätze gab, Hubschrauber so zu bauen dass ein zusätzlicher Schuberzeuger im Reiseflug die gesamte Arbeit leisten sollte, während der Rotor im Tragschrauberzustand arbeiten sollte. Nur beim Start und ggf. auch der Landung, so sie denn senkrecht erfolgen musste, sollte der Rotor eingekoppelt werden.

Man muss hier die Frage des Eingangspostings einfach nochmal trennen:

-Ist zusätzliche Schuberzeugung sinnvoll? JA, ist sie, sofern das Rotorsystem entsprechend dafür angepasst ist.
-Ist Nachverbrennung in einem Wellenleistungstriebwerk dafür geeignet? Denke, das kann man klar mit NEIN beantworten.


gruß

a.p.
 
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Schorsch

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Nö, glaub ich nicht. Bei Textkommentaren müsste da der Finger schon mehrfach abrutschen. Anyway...

vielleicht sollte man bei der Geschichte mit dem Zusatzschub mal noch erwähnen, dass es Ansätze gab, Hubschrauber so zu bauen dass ein zusätzlicher Schuberzeuger im Reiseflug die gesamte Arbeit leisten sollte, während der Rotor im Tragschrauberzustand arbeiten sollte. Nur beim Start und ggf. auch der Landung, so sie denn senkrecht erfolgen musste, sollte der Rotor eingekoppelt werden.

Man muss hier die Frage des Eingangspostings einfach nochmal trennen:

-Ist zusätzliche Schuberzeugung sinnvoll? JA, ist sie, sofern das Rotorsystem entsprechend dafür angepasst ist.
-Ist Nachverbrennung in einem Wellenleistungstriebwerk dafür geeignet? Denke, das kann man klar mit NEIN beantworten.


gruß

a.p.
Und dann kommt man schon wieder in den philosophischen Bereich, ab wann es sinnvoll ist, sich generell vom Drehflügler-Konzept zu trennen. Sollten Reisegeschwindigkeiten jenseits der 150kts verlangt werden, mussman entweder das Osprey-Konzept nehmen oder einen Jet-Senkrechtstarter.
Interessant ist, dass fast alles einmal ausprobiert wurde.
 
JensB2001

JensB2001

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Hey

Dann gab es da doch noch die Idee, den Rotor, bevorzugt dann ein Zweiblattsystem, nach dem Senkrechtstart so zu "verriegeln" das beide Blätter als Tragfläche dienen..irgendsowas, schwirrt mir da grad noch im Gedächnis rum ;)

Gruß
Jens
 

Beagle

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Vielen dank für die wirklich konstruktiven Antworten, ich denke damit wird es ewig bei einer Idee bleiben :P Denn niemand wird es jemals ausprobieren.
 

gschimmy

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Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
Naaa...zuviel The 6th Day geschaut.....:D

Vorsicht, für derartige Sprüche verteilt hier jemand negative Bewertungen :TD:

Vor etlichen Jahren hab ich auf einer AHS-Tagung einen Vortrag zu so einem fiktiven Fluggerät gehört.. ein Hubschrauber, der mit einem Fortschrittsgrad >1 fliegen soll und als Rotorprofil ein Kreisbogen-Zweieck hat.

Spannend wird die Transitionsphase von Fortschrittsgrad <<1 zu Fortschrittsgrad >>1. Der damalige Vortragende wollte das glaub ich im 0-g-Parabelflug machen... also nicht für PAX-Betrieb geeignet ;)
 
grinch

grinch

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wahrscheinlich irgendein Flugplatz
Grundsätzlich steht bei einem solchen Ansatz die Frage nach der generellen aerodynamischen Auslegung im Raum.

Ausgehend von der Aerodynamik eines Rotorsystems wird sich immer eine begrenzte Fluggeschwindigkeit ergeben. Will man höhere Geschwindigkeiten, vermindern sich immer die hubschraubertypischen Vorteile, also beispielsweise die Flugeigenschaften in der Standschwebe. An diesem Grundgesetz scheitern alle Versuche und man setzt wohl zukünftig auf Verbundlösungen wie Kipprotor.

Diese sind aber enorm teuer und natürlich auch technisch hochkomplex. Damit ergeben sich wiederum Probleme in der Praxistauglichkeit. Verglichen mit ähnlichen Flugzeuge sind Hubschrauber jetzt schon extrem teuer und irgendwann ist eine Grenze in der Marktakzeptanz erreicht.
 

tritium

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gschimmy schrieb:
JensB2001 schrieb:
Hey

Dann gab es da doch noch die Idee, den Rotor, bevorzugt dann ein Zweiblattsystem, nach dem Senkrechtstart so zu "verriegeln" das beide Blätter als Tragfläche dienen..irgendsowas, schwirrt mir da grad noch im Gedächnis rum

Gruß
Jens
Naaa...zuviel The 6th Day geschaut.....
http://www.lazygranch.com/images/mojaveair/chopper1.jpg

( Nein, das Ding kann meines Wissens nach nicht fliegen, ist nur ein Mock Up für den Film )

VG Schimmi
Niemals die Rechnung ohne die Amis machen: Boeing X-50
Bei dem Ding wurden die Rotoren via Blattspitzenantrieb zum drehen gebracht und sollten in der Luft angehalten und als Tragflächen ausgerichtet werden. Na ja, so richtig geklappt hat das aber nicht, beide gebauten Prototypen stürzten jeweils nach einer Hand voll Flügen ab...


btw. Sikorsky & Co. haben zum Thema Schubantrieb bei Helikoptern offenbar schon einiges ausprobiert: Sikorsky X-wing, Sikorsky Piasecki X-49,...
 

Werner Schulte

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Strahlantrieb

"c) ist am Austritt der wellenleistungsturbine der Restdruck (hoffentlich, denn sonst wäre der Triebwerkswirkugnsgrad im Normalzustand bescheiden) schon sehr gering. "

Hallo,

es gab in den 70ern mal Werbung für einen Hubi - aber wenn ich jetzt noch wüßte, für welchen. Ich meine, es war ein französischer - da war jedenfalls gesagt, daß der schon mit dem Schub des Abgasstrahls der Turbine(n?) soundso (60 km/h oder so) schnell fliegt. Ich hab mich damals schon gefragt, wie der Pilot das denn unterscheiden soll, ob er gerade "auf Schub" unterwegs ist oder durch den geneigten Rotor.

Meines Wissens nach ist hinter der Turbine sogar noch etwas Restdruck für solche Späßchen. Die Ausnutzung ist aber gering und lohnt nicht, dagegen steigen die Schallemissionen wohl schon spürbar.


Gruß

Werner Schulte
 

Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
Hi..

natürlich ist ein Restdruck vorhanden, denn sonst müsste die Austrittsröhre schlimmstzenfalls noch als Diffusor anstatt als Düse oder "neutrales" Rohr ausgeführt werden.
Und natürlich KANN man eine Wellenleistungsturbine auch so auslegen dass da Restdruck für merklichen Schub vorhanden ist. Als Konstrukteur wäre ich da aber wenig stolz drauf, denn das ist ein Zeichen für vergeudete Wellenleistung und/oder Wirkungsgrad. Damit Werbung zu machen ist also nur dann sinnvoll, wenn die Zielgruppe nicht wirklich Ahnung von der Sache hat... ansonsten wär das eher Antiwerbung.
Bei einigen Hubschraubern macht man sich nicht mal die Mühe, den Turbinenaustritt nach hinten zu richten. Das sagt schon einiges aus.
Wenn ich mich recht erinnere gab es zu Anfang der "Notar"-Versuche auch Ansätze, den Restdruck des Triebwerks verstärkt zur Hecksteuerung einzusetzen.. aber die Nachteile einer Heißgasführung bei vergleichsweise hohem Druck und wenig Durchsatz gegenüber einer kalten Gebläseluft mit viel Volumenstrom bei geringem Überdruck sind offensichtlich.
Ich habe dieses Konzept schon mal bei einem Modellhubschrauber umgesetzt gesehen, das fand ich schon beeindruckend.

Die ganze Geschichte mit zusätzlichem Schuberzeuger ist aber genauso wie der "normale" Hubschrauber in der "Entwurfsschere" Transsonik am vorlaufenden Blatt und Rückanströmung am rücklaufenden Blatt gefangen.
Zwar kann man mit zusätzlichem Schuberzeuger einen höheren Fortschrittsgrad (=Verhältnis von Fluggeschwindigkeit zu Blattspitzengeschwindigkeit aus der reinen Drehbewegung) erreichen, aber eben auch nur in begrenztem Umfang
(Hubschrauber: max. Fortschrittsgrad etwa 0.3, mit Schuberzeuger vielleicht max. 0.4)
Entspricht also immerhin 1/3 mehr Fahrt, aber bei sehr hohem Aufwand.
Der Schuberzeuger ist also nur dann richtig sinnvoll, wenn man dazu ein Rotorsystem verwendet, welches für höchste Fortschrittsgrade geeignet ist. Und da bietet sich zunächst ein Koaxialsystem (siehe Sikorsky X-2) oder ein Flettner-Rotor an.

gruß

a.p.
 
grinch

grinch

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Ich stell mir gerade vor, wie man als Pilot in der Standschwebe schwitzt, weil der Restdruck ständig versucht den Flieger zu beschleunigen.

Wahrscheinlich sieht das so aus, als ob meine Frau (natürlich nur in einer sehr frühen Phase der Fahrschule) versucht mit angezogener Handbremse loszufahren. Vorne drehen die Räder durch und hinten kratzen die blockierten Hinterräder übern Boden. :)

@Werner
du meinst aber keinen Tragschrauber? Da gab es nämlich schon Modelle mit Strahlantrieb.
 
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Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
Na ja, noch ein paar ° "Nose up" im Hover bei einem sowieso für Normalmenschen unfliegbaren Fluggerät werden dich doch hoffentlich nicht ins Schwitzen bringen? Wir reden ja nicht über schub/Gewichts-Verhältnisse wie bei nem Airliner...
 
grinch

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wahrscheinlich irgendein Flugplatz
Bei Ein- und Anstellwinkeln an Rotorblättern sind "ein paar Grad" Nose up aerodynamisch durchaus sehr anspruchsvoll.

Wir reden ja nicht über schub/Gewichts-Verhältnisse wie bei nem Airliner...
Diese Verhältnisse sind bei Hubschraubern wesentlich schlechter, auch wenn man natürlich nicht von Schub, sondern von Wellenleistung sprechen müsste.
Wellenleistung und Schub lassen sich ja nicht so einfach ins verhältnis setzen, da der Schub nur unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit in Leistung umgerechnet werden kann.
Trotzdem (ich weiss die Professoren zerfleischen mich jetzt :TD:) :

Beim Hubschrauber EC 135 bringen grob 1500 Wellen-PS gerade so 2900kg in die Luft. Also etwa 2kg/PS.
Eine 747 wiegt etwa 400,000 kg, bei 250kN angenommenen Momentan-Schub und 450km/h sind das gaaanz grob überschlagen, 45,000PS also 8-9 kg/PS.

Um einen angemessenen Geschwindigkeitsvorteil ausgehend von der Hubschrauberproblematik/Aerodynamik/Flugleistung/Gewicht zu erreichen ist es sicherlich nicht mit 10% Restschub getan. Du weisst doch selbst, dass der Luftwiderstand im Verhältniss zur Fluggeschwindigkeit im Quadrat zunimmt.

Will man die Fluggeschwindigkeit von etwa 300km/h beispielsweise auf 400km/h erhöhen ist das schon immens. Will man das ganze ohne zusätzliche Auftriebsflächen erreichen wird das technisch und aerodynamisch äußerst kompliziert. Mehr Technik heisst auch immer mehr Gewicht. Mehr gewicht heisst immer größere Triebwerksleistung, das heisst größerer Kraftstoffverbrauch= größerer Tankinhalt usw usf.

Um es ganz klar zu sagen, alle bisher gebauten Hubschrauber, die zusätzliche Auftriebsflächen besaßen, ließen sich in der Standschwebe wesentlich schlechter kontrollieren, da die Auftriebsflächen im Downwash liegen, dort dann Kräfte einwirken und der Wirkungsgrad des Rotors deutlich abnimmt. Dieser Effekt ist bereits bei Waffenaufhängungen und Stummelflügeln deutlich zu bemerken.
 

Beagle

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Nur hat eine 747 ca. 4x 250kN Schub
 

Gelöschtes Mitglied 7691

Guest
Jo, das nennt man normalerweise "Einbauwirkungsgrad" - Verhältnis von Schub des Rotors einschl. Zelle zu Schub des "nackten" Rotors. Liegt heutzutage irgendwo zwischen 0.9 und 0.96... wenn nicht gerade irgendwelcher Stummelflügelmist die schöne Strömung ruiniert.

Schub/Gewichtsverhältnis hatte ich jetzt auf den Restschub bezogen.
Dass das in der Schwebe nicht gerade von Vorteil ist leuchtet ein. Allein schon die deutlich erhöhte Böenanfälligkeit der angestellten Rotorkreisscheibe wäre eine echte Spaßbremse.

Wirkungsgradvergleiche zwischen Starrflüglern und Drehflüglern macht man sowieso besser nicht, da könnte die Rotorseite etwas depressiv werden ;)

Die Schuberzeugung durch den Hauptrotor beim Hubschrauber im Hochgeschwindigkeitsbereich ist sogar noch ungünstiger als die dritte Potenz der Leistung wie das beim beim idealisierten Starrflügler oder auch Landfahrzeugen eeetwa hinkommt (P=k*v^3). Wenn man also einen gewissen Betrag an mechanischer Antriebsleistung von der Tragschraube abzapfen und in in einen besser angepassten Schuberzeuger stecken könnte, ohne die Gesamtleistung des Triebwerks zu erhöhen, dann würde man durchaus einen merklichen Gewinn an Maximalfahrt verspüren. Da gabs glaub ich mal irgendwo in nem AIAA-Paper ne recht anschauliche Rechnung mit einfachsten Formeln.. wenn ichs nur finden würde...
Die Auftriebserzeugung wäre dann auch nicht schwierig, da die Neigung der Kreisscheibe kleiner ausfallen könnte (das entstehende Trimmproblem mal beiseite gelassen)
Wenn man da 10% TW-Leistung von der Tragschraube auf einen effizienten Schuberzeuger umverteilen würde, dann hätte das schon einen gewissen Nutzen... das aber einfach über den Restdruck des Triebwerks zu machen ist aber soweit Fehlangepasst dass davon mit Sicherheit kein Gewinn übrig bleiben würde.

Ein Hubschrauber bleibt eben ein stückweit auch dann Hubschrauber, wenn man ihn "Kombinationsflugschrauber" tauft ;)

@beagle: grinch spricht von 250kN Momentanschub bei 450km/h level flight. Wenn du da 4x250kN MAXIMALschub reinschiebst, dann bleibts nicht lange bei 450km/h, fürchte ich
 
JensB2001

JensB2001

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( Nein, das Ding kann meines Wissens nach nicht fliegen, ist nur ein Mock Up für den Film )

VG Schimmi

Also Fiktion und Wirklichkeit kann ich noch sehr gut trennen...

NEIN, das meinte ich absolut nicht...


@Tritium hat da ja schon das entsprechende aufgezeigt...allerdings meine ich das da noch ein ähnliches "Geräte" es gab, bzw. kann auch sein das nur Studien darüber liefen..



Und das "Ding" ist wahrlich nur ein "Mock Up" ..besser gesagt ist es ein Requisit, ein Mock Up ist wohl was anderes ;)


Gruß
Jens
 
Thema:

Dumme Frage eines Techniklaien bezüglich Wellenturbinen

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