Propeller oder Düse?

Diskutiere Propeller oder Düse? im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Äh, blöde Frage...:D Wieso kann man Strahltriebwerke nicht auch mit so einert Art "geregelten Einspritzung" ausstatten...? Oder ist das nicht eh...

Kfir

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Äh, blöde Frage...:D
Wieso kann man Strahltriebwerke nicht auch mit so einert Art "geregelten Einspritzung" ausstatten...? Oder ist das nicht eh schon lange der Fall...? Würde mich nicht überraschen.
 
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Alpha

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Was soll denn diese "geregelte Einspritzung sein/können?
Die Kraftstoffeinspritzung für ein Strahltriebwerk ist ziemlich komplex...
 

n/a

Guest
Bei der ganzen Diskussion vermisse ich folgendes:
Der Einsatzberecih von Turbinen im Vergleich zu Kolbenmotoren ist ganz anders:
Flugzeuge mit Gasturbinen haben erstmal den großen Vorteil, dass sie in größeren Höhen arbeiten können, da Kolbentriebwerke über 12000 m Höhe nicht mehr genug Luft zum atmen bekommen, aufwendige Vorverdichtung mal außenvorgelassen. Die großen Flughöhen sind unter anderem deswegen interssant, weil hier aufgrund der geringen Luftdichte der Luftwiderstand wesendlich geringer ist, als in Bodennähe. Ob es je nach Flugstrecke interessant (=wirtschaftlich) ist, so große Höhen anzustreben, ist eine andere Frage, für einen Hopser über den Bodensee mal sicher nicht!!

Um die Frage, wie viele Triebwerke man braucht zu beantworten:
Ein einzelnes Triebwerk ist sicher in der Lage, ein gewisses Maß an Schub zu erreichen. Aber wie sieht es aus wenn ein Treibwerk von einem ausfällt??
Redundanz ist das Zauberwort: Ein 4- strahliges Flugzeug kann nicht mehr ganz so schnell fliegen, wenn ein Triebwerk ausgefallen ist, aber es liegen immer noch Schub und vor allen Hydraulikdruck und Strom an, was bei einstrahligen Flugzeugen nicht der Fall ist. Einer der Gründe, warum in Deutschland keine Starfighter mehr geflogen werden!
Bei der Leisung, die ein Triebwerk abgeben kann, müssen auch gewisse Grenzen beachtet werden: Mehr Schub heißt in erster Linie mal ein größerer Durchmesser, was zum einen mit grossen Fliehkräften einhergeht (Materialproblem), zum anderen müssen große Triebwerke auch irgendwie mit der Flugzelle verbunden werden, was bei zivilen Flugzeugen meist auf eine Montage unter den Tragflächen hinausläuft. Und irgendwann kann man mit so einem Flugzeug zwar vielleicht noch fliegen, aber mit dem Landen ist es dann Essig, wenn man nicht 10 Meter lange Fahrwerke vorsieht.

Was die 1/4 Diskussion angeht:
Es stimmt zwar, das ein 4-Takter nur im Ansaugzyklus Kraftstoff aufnimmt, aber der Brennwert und Heizwert einer Kraftstoffmenge ist immer der selbe.
Nach dieser Argumentation wäre ja auch ein 8- Zylinder- 4-Takter eine Maschine die doppelt so viel Sprit verbraucht, wie ein 4-Zylinder mit gleichen Hubraum. Und das weiß jeder aus Erfahrung, das die Zylinder vielleicht die Lauftruhe beeinflussen, aber nicht die Leistung bei gleichen Verbrauch!

Zur getakteten Vebrennung in Triebwerken auch noch schnell zwei Sachen:
Zum einen ist eins der Hauptprobleme mit Turbinentriebwerken der sogenannte Flammabriss. Turbinenbauer werden also einen Teufel tun, die Verbrennung noch künstlich zu unterbrechen. Es gibt Ansätze zur "Taktung" der verbrennung, aber diese Triebwerke haben gar keine beweglichen Bauteile, und funktionieren erst bei Schallgeschwindigkeit oder darüber. Bell´s X-1 als Beispiel. Diese Triebwerke heißen dann RAM bzw. SRAM, haben aber den Weg in die zivile Luftfahrt noch lange nicht gefunden. Ein Triebwerk mit SRAM- Technologie soll in der Aurora (noch nicht offiziell bekanntes Aufklärungsflugzeug der USA) verbaut sein.
 
Pyle

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Für alle die sich in ihrer Freizeit noch nicht ausgelastet fühlen und die es gaaaanz genau wissen wollen:
Es gibt das Buch "Flugzeugtriebwerke", ein kleines Buch mit 1250 Seiten :FFEEK:
Geht aber schon ins Eingemachte,in der neuen Auflage sollen auch die neuesten technologischen Entwicklungen erläutert werden. Die 2.Auflage soll ab Ende September lieferbar sein.
Der Autor, Prof.Dr.Bräunling, unterrichtet auch zufällig bei uns am Fachbereich.


Gruß
Pyle
 
Acela

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Wie schon gesagt wurde ist ein Propeller in großen Höhen uneffektiv, ausser man spritzt vielleicht Lachgas ein, wie es die Briten im zweiten Weltkrieg taten.

Ein moderner Jet fliegt knapp an der Schallgeschwindigkeit. Um diese Geschwindigkeit mit einem Propeller zu erreichen bräuchte man erstens einen Propeller aus hochfestem Material und zweitens mit enormen Durchmesser. Denn je höher die Fluggeschwindigkeit, desto schneller muss der Propeller drehen. Das geht aber nicht, denn irgendwann kommt der Punkt wo an den Blattspitzen Schallgeschwindigkeit erreicht wird, was erstens für einen enormen Lärmanstieg und zweitens zu unkontrollierten Schwingungen und Materialbelastungen führt.

Deswegen werden Propeller prinzipiell nur für langsamere Flugzeuge verwendet, und können dort sehr effizient eingesetzt werden. Gutes Beispiel ist die Transall, sie hat den größten Propeller der Welt, relativ niedrige Drehzahlen und dabei einen sehr großen Luftdurchsatz, aber eben niedrige Strömungsgeschwindigkeit.

Man kann nicht sagen das das eine oder das andere besser ist. Es gibt halt Flugzeuge die sind mit Prop sehr effizeint, andere halt mir Fan. Der Avroliner hat trotz seiner relativ geringen Größe 4 Triebwerke und ist trotzdem effizient zu betreiben, sonst würde ihn ja keiner einsetzen...

Moderne Jets sind mit einem Verbrauch von 5 Litern pro Sitzplatz pro 100 Kilometer besser als die meisten Autos...
 
bugsbunny

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Kann man das Überhaupt vergleichen?

Moin
Kann man den das überhaupt vergleichen?
Angenommen Sportflieger kann man doch nicht mit
Düsenfliegern vergleichen. Allein die Reichweite ist doch schon
viel geringer als bei "Düsen" deshalb man kann keine
737 mit einer Cessna vergleichen oder? :?!
 
Blizzard

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Hm.
Ich habe eigentlich ünberallgelesen, das Turbinen einen suamäßig schlechten Wirkungsgard haben, den aber dadurch ausgleichen, das sie in der gelichen zeit viel mehr Kraftstoff durchfeuern können als ein Kolbentriebwerk mit vergleichbarem Brennraumvolumen.
Frage: warum bietet Airbus den gelichen Flieger 2 und 4-Strahlig an? Wo liegen die Vorteile der jeweiligen Konzepte? ( Ok, Betriebssicherheit beim 4-Strahligen )
Hätten es beim Jumbolino nicht auch 2 Triebwerke mit dem gleichen Gesammtschub getan?
Ok, in der Komerziellen Fliegerrei ist der Kolbenmotor out. Gibt es noch kommerzielel Maschienn mit Kolbentriebwerk?
Turbo-Fan, oder Turbo-Prop? Der Turbo-Prop hat eiennd eutlich hörheren Wirkungsgard, weil die kinetische Energie der rotierenden Trubienenwelle nicht nur für die erzeugung der verdicheteten verbrennungsluft und des Sekundärstroms genutzt wird, und ansonsten wirkungslos verpufft, ein Turbo-Fan erzeugts einen Vortrieb ja in erster Linie aus der Rückstoßmasse... sondern weil beim Turbo-Prop eben nebend er Rückstoßmasse noch Propeller mit angetriebenw erden, mitd em Nachteil das die Rückstoßmasse das Triebwerk langsamer verlässt und die Rückstoßwirkung ( Impulserhaltung!) geringer ist.
Aber ich denke das die Turbo-Probs mitd er moderenn Werkstofftechnik ein hohes Entwickelungspotential haben, Kunstoffe lassen sich heute hervorragend laminieren, beschichten, Faser- oder Whisker-Verstärken. Suie werden so immer leichter, belastbarer und gelichzeitig steifer, mit dem Effekt das die technisch Sinnvoll zu realisierenden Drehzahlen auch wachsen.
Was ist eigentlichd as größte Turbo-Prop-Flugzeug das in D im Passagierflug eingesetzt wird? ATR-72?
 
Acela

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Der Turbo-Prop hat einen deutlich hörheren Wirkungsgard, weil die kinetische Energie der rotierenden Trubienenwelle nicht nur für die erzeugung der verdicheteten verbrennungsluft und des Sekundärstroms genutzt wird [...]sondern weil beim Turbo-Prop eben neben der Rückstoßmasse noch Propeller mit angetrieben werden.
Das stimmt aber nicht! Der Wirkungsgrad ist grade beim Turbofan höher! Im Prinzip funktionieren Turbo-Prop und Turbo-Fan genau gleich. Die Turbine dient hauptsächlich dazu, den Fan bzw. den Prop anzutreiben.

Beim Turbofan wird 70 Prozent des Schubes durch den Fan aus Kaltluft erzeugt, die restlichen 30 Prozent kommen von der kinetischen Energie des Abgases. (Impuls)

Der Turboprop nutzt die Abgasenergie aber kaum für den Vortrieb, die meisten PTL Triebwerke haben Radialverdichter wo der Luftstrom mehrmals umgelenkt wird, weswegen die Strömungsenergie des Abgases viel zu gering ist um sie für den Vortrieb effektiv zu nutzen. Schau Dir die Abgasdüsen von Turboprops an, die gehen nicht wie eine Jet-Düse effektiv nach hinten, sondern meistens schräg nach unten (C-130 Hercules) oder zur Seite raus (Fokker 27)... Dort erzeugt nur der Propeller den Vortrieb, weswegen der Wirkungsgrad der PTL-Turbine an sich schlecht ist.
 
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@ Alcea: Du kannst doch wohl bei ner PTL nicht den Wirkungsgrad ohne Propeller betrachten...
Gerade and en Abgasrohren siehst du doch, das wesentlich weniger Treibstoff verbraucht wird. Wohlgemerkt: Wirkungsgrad ist der Qutient aus dem System zugeföhrter potentieller Energie, und vom System abgegebene nutzbare Energie. da sehen PTL´s deutlich besser aus...
 
Acela

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Hab ich ja nicht. Der Gesamtwirkungsgrad ist beim Turboprop trotzdem schlechter, weil die gesamte Abgasenergie ungenutzt ins freie strömt, während sie beim Fan wie gesagt auch 30 Prozent des Schubes liefert...
 
tigerstift

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hi acela,

das stimmt leider nicht so ganz.
die "abgasenergie" wirkt bei einer turboprobmaschine bis zu 10% in den wirkungsgrad mit ein.
ist inzwar eine unwesentliche größe, aber man muss sie auch mit berücksichtigen.
 
Acela

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Am Ende ist es ein Vergleich von Äpflen und Birnen. Hb grad ma in meinen Unterlagen geschaut:

Ein PTL hat bei Mach 0.4 einen Gesamtwirkungsgrad von knapp 80 %. Ein ZTL erreicht diesen Wert erst bei der doppelten Geschwindigkeit...
 
Barrie

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Irgendwie habe ich meine Schwierigkeiten mit der Formulierung "ungenutzt ins Freie strömen" hinsichtlich des Abgases bei einer Propellerturbine. :FFEEK:

Das Abgas hat den Großteil seiner Energie an eben die Turbine und damit an die Luftschraube abgegeben! Der Restschub ist daher wirklich nicht so hoch, wird aber meines Wissens in der "Äquivalentleistung" berücksichtigt.

Barrie :)
 
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man sollte Begriffe wie Wirkungsgrad eben klar nach der pysikalischen Definition, und nicht schwammig-semantisch formulieren udn sich dabei auf einzelne Teilaspekte beschränken, von wegen "ich denke aber trotzdem das der WG schlechter ist, weil XYZ da nicht so gut genutzt wird..."
 
Barrie

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... deswegen will ich mich auch gar nicht zum Thema "Wirkungsgrad" äußern, da ich die Energieverteilung am System "Treibstoff--Gasturbine--Getriebe--Luftschraube--Luft" quantitativ nicht zu entschlüsseln vermag.

Allerdings sollte man sich zumindest die qualitativen Verhältnisse schon vor Augen halten. Ich denke, die verschiedenen PTL-Triebwerke sind schon unter sich unterschiedlich genug (Stichworte "reverse flow" oder "direct drive"), um einfache "Wahrheiten" zu verkünden.

Barrie ;)
 
Blizzard

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@ Barrie: das kann gut sein. Ich bin auch kein Triebwerksgelehrter, ich halte mich an die gängige Liteatur, wo ja im Prinzip die statistische Mittellage ( der main-Stream ) nach zu vollziehen ist. das es Schnittmengen gibt ist sicher loggisch :-)
 
Hirsch

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Das Betrachtungs-Problem liegt in der unterschiedlichen Auslegung der Triebwerke. Generell erbringt ein Gasturbinen-TW eine höhere Leistung bei gleicher Masse als ein Kolbentriebwerk. Bei den heute erforderlichen Leistungen kann man also gar nicht so effektive Kolbentriebwerke bauen, zumal deren riesige Größe ("Stirnwiderstand") auch erheblich auf die aerodynamische Qualität des Luftfahrzeuges drücken. An einer Gasturbine kommt man also bei einem größeren kommerziellen Fluggerät kaum vorbei. Bei kleineren Fluggeräten ist ein KTW effektiver, da zum einen nicht eine gigantische Leistung gebraucht wird (man nehme nur die Triebwerke der "normalen" Motor-Privatflieger, die im Leistungsgrößenbereich eines GTI liegen) und zum anderen der finanzielle Aufwand für Anschaffung, Betrieb und Wartung der Triebwerke erheblich geringer ist.

Die Gasturbinentriebwerke sind grundlegend in 2 Ausführungen zu teilen: solche, die ihre Leistung als Impuls des Abgasstromes "hinten raus blasen" und Triebwerke, die ihre Leistungen auf eine Welle übertragen (Wellenleistungstriebwerke). In die letzte Kategorie fallen die PTL, Propfan und auch Hubschrauber-Triebwerke. Der Abgasstrom treibt hier eine 2. Turbine an, die nahezu vollständig die kinetische Energie auf die Welle und dementsprechend auf einen Qurl überträgt. Die kinetische Energie des verbleibenden Abgasstromes, der tatsächlich das Triebwerk verlässt, ist verschwindend gering und leistet kaum einen Beitrag zum Schub (je nach Ausführung gibt es unterschiedliche Größenordnungen - siehe oben bei der Aussage mit ca.30%..). Bei einem Hubschrauber wäre das auch nicht unbedingt sinnvoll.

Mit heutigen Methoden der mathematischen und Rechner- Modellierung von Luftschrauben und Triebwerken ist man der Meinung, dass man mit der Luftschraube (Propfan) die Leistung am effektivsten auf die Luft übertragen könnte, also der Wirkungsgrad am besten wäre. Allein schon die Veränderung der Blattformen in den letzten Jahren/Jahrzehnten ist deutlich - nicht alles an diesen verstellbaren Krummsäbeln kann man auf dem Reißbrett entwerfen, da haben Rechner schon ordentlich zu tun. Die hohe Wirksamkeit hört natürlich irgendwo im Unterschallbereich und in mittleren Höhen auf, da dann die Blätter mit dem Problem von hohen Umfangsgeschwindigkeiten (nahe Schallgeschwindigkeit) , großen Anstellwinkeln und zuwenig Massendurchsatz (infolge der geringen Luftdichte) zu kämpfen haben. Die aerodynamische Wirksamkeit kann nicht über so große Bereiche sichergestellt werden, auch wenn man Verstellmöglichkeiten in großen Maßstab einbezieht.
Die reinen Strahltriebwerke (Jet) können Flugzeuge in höhere Geschwindigkeiten bringen, da deren Leistungsfähigkeit auch im hohen Unterschallbereich und im Schallbereich nicht einbricht (natürlich mit allen technischen Hilfsmitteln). Der Impuls des Abgasstromes wird zum Vortrieb genutzt, und den kann man mit höherem Massendurchsatz entsprechen. Also mehr Luft und Treibstoff in der gleichen Zeit durchjagen! Die Grenze des Propfans liegt also nicht unbedingt in der Grenze des Triebwerkes als solches, sondern in der Übertragung des Impulses auf die Umgebungsluft durch den Quirl (s.o.). Den gibt es beim Jet eben nicht! Alles hängt hier nur vom Massendurchsatz des TW selbst ab.
Natürlich müssen alle Gasturbinentriebwerke in ihrer Konstruktion für diese Durchsätze ausgelegt sein. Die verwendeten Verdichter und Turbinen, die z.T. ja auch in mehrfacher Form verwendet werden, werden heute mit umfangreichen Verstellmechanismen und Steuerungen ausgerüstet, die optimale Strömungsverhältnisse im TW selbst sicherstellen; aerodynamisch gesehen sind auch Verdichter und Turbinen Luftschrauben, die mit den selben Problemen wie ein richtiger Quirl zu kämpfen haben (Anstellwinkel, Umfangsgeschwindigkeiten). Generell wird bei Gasturbinen-TW der größte Teil der Leistung für den Antrieb des/der Verdichter(s) verwendet!
 
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