Frage zu Nachbrennern

Diskutiere Frage zu Nachbrennern im Luftfahrzeugtechnik u. Ausrüstung Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Hallo zusammen, ich hab mal ne Frage, die mir keine Ruhe lässt, seit ich das erste Mal einen Eurofighter mit Nachbrenner gesehen habe. Kann...

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  1. Speedy

    Speedy Flieger-Ass

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    Hallo zusammen,

    ich hab mal ne Frage, die mir keine Ruhe lässt, seit ich das erste Mal einen Eurofighter mit Nachbrenner gesehen habe.
    Kann mir jemand erklären, wo der Unterschied vom Aussehen der Nachbrenner der unterschiedlichen Jets liegt???
    Bestimmt hängt das mit den Triebwerken zusammen, aber kann man das auch technisch erklären?
    Bilder verlinke ich gleich hier, dann versteht ihr vielleicht, was ich meine:


    Als erstes der Eurofighter, da sieht der Nachbrenner aus wie einzelne Flammen:
    http://flugzeugforum.de/forum/attachment.php?attachmentid=503771&d=1263360380


    Dann der Tornado, da sah es irgendwie "flüssiger" aus und am Triebwerk mit nem richtigen Blaustich:
    http://flugzeugforum.de/forum/attachment.php?attachmentid=489494&d=1257875585

    Und zuletzt die Phantom, bei der mir richtige "Ringe" aufgefallen sind:
    http://flugzeugforum.de/forum/attachment.php?attachmentid=503847&d=1263400639




    So, ich hoffe, ich konnte einigermaßen erklären, worauf ich raus will.
    Jetzt fehlen nurnoch ein paar Antworten, die ein Nicht-Ingenieur wie ich auch versteht ;)

    Danke im Voraus

    Speedy
     
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  3. Esso75

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    Keine Ahnung warum das so ist, aber ich sehe hier beim Eufi auch Ringe.

    Gruß Esso75
     

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  4. #3 MiG-Mech, 13.01.2010
    MiG-Mech

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  5. #4 fliegers, 13.01.2010
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    lange Belichtungszeit erzeugt schweifartiges Aussehen des Strahls

    kurze Belichtungszeit läßt gut die "Verdichtungsstöße", also die Ringe, erkennen
     
  6. Speedy

    Speedy Flieger-Ass

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    Ok, soweit schonmal nachvollziehbar...
    Bei Tornado und Phantom unterschreib ich das dann auch, weil die Belichtungszeiten waren etwas länger, als ich einen "Schweif" fotografiert hab.

    Allerdings hatte ich beim Eurofighter-Bild eine sehr kurze Belichtung von 1/4000 und da sieht man nicht diese Verdichtungsstöße.

    Naja, aber der Hauptgrund wird wohl eher am Bild liegen als am Jet selbst.
    Wobei ich auch beim bloßen hinsehen diese Unterschiede feststellen konnte.
     
  7. n/a

    n/a Guest

    Die Farbe liegt auf jeden Fall mit am verwendeten Triebwerk. In dem Buch "Tornado: Technik - Taktik - Einsatz" ist ein Foto abgebildet, das den ersten Start des Tornados in Manching von hinten in die Triebwerke hinein zeigt. Als Begleitflugzeug fungierte eine TF-104G. Der Tornado produziert dabei mit seinem RB199 eine orange-gelbe Flamme, das J79 des Starfighters eine blaue.
     
  8. #7 Dilbert, 14.01.2010
    Dilbert

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    Das Aussehen des Abgasstrahls hängt in erster Linie von Druckverhältnis
    zwischen Abgasstrahl und Umgebungsdruck ab.

    Ist der Druck im Abgasstrahl höher als der Umgebungsdruck muss dieser abgebaut werden. Am Übergang zwischen Abgasstrahl und Umgebungsluft kann es dabei zu Reflexionen (Mach-Reflexionen) kommen, sodass diese charakteristischen Ringe entstehen.

    Das Aussehen des Abgasstrahl hängt also vom Druchverhältnis und somit auch von Temperatur, Lufdichte etc. ab.
     
  9. #8 Acanthurus, 14.01.2010
    Zuletzt bearbeitet: 14.01.2010
    Acanthurus

    Acanthurus Testpilot

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    Moin.

    Diese Ringe heißen Mach-Scheiben, es handelt sich dabei um zentrale, senkrechte Verdichtungsstöße innerhalb einer relativ komplexen Überschallströmung aus Verdichtungsstößen und Expansionsfächern.
    Ihr Entstehen hängt maßgeblich von der Düsenform und dem Druckverhältnis zwischen Düseneintritt und Umgebung ab.

    Hier mal eine stark vereinfachte Beschreibung, und die ist schon komplex genug:
    Die "üblichen" konvergenten (einfach-konischen) Schubdüsen können bei einem Totaldruckverhältnis größer etwa 1.86 die Strömung nicht mehr vollständig auf Umgebungsdruck expandieren. Es erfolgt ein Verdichtungsstoß im Düsenaustritt, bei dem die Strömung auf Unterschall verzögert wird - die erste, düsennächste Mach-Scheibe. Am äußeren Rand der Scheibe tritt ein Schrägstoßring auf, der zwar die Strömung verzögert, aber nciht auf Unterschall. Dieser schräge Verdichtungsstoß wird am Strahlrand als schräge Expansionswelle nach innen zurück reflektiert. In dieser Expansion wird die Strömung wieder beschleunigt. Die vorliegende Überschallströmung im kern hat immer noch mehr Restdruck als die Umgebung und durchlebt damit zwangsläufig den nächsten Verdichtungsstoß - das ganze Spiel wiederholt sich - einige male, bis die Expansion den Umgebungsdruck erreicht.
    Hier auf Bild 3.3.1 ist die Topologie des Strahls mal dargestellt:
    http://www.mrl.columbia.edu/ntm/level2/ch03/html/l2c03s07.html

    Ob und wie stark die Mach-Scheiben auftreten bzw. wieviele sichtbar sind hängt also maßgeblich vom Totaldruckverhältnis der Schubdüse ab, und von deren Verhältnis von Eintritts- und Austrittsfläche.

    Auch nicht perfekt angepasste konvergent-divergente Düsen (Raketentriebwerk) zeigen dieses Verhalten. Beim Start des Shuttle ist beim Start der haupttriebwerke oft eine deutliche erste mach-Scheibe zu sehen, welche dann fast verschwindet oder von mehreren auf eine einzelne SCheibe zusammenschrumpft, wenn die Anpassung des TW-Drucks erfolgt. Sieht so aus als würde der Strahl fokussiert. In diesem Video ab 2:03 kurz zu erkennen: http://www.youtube.com/watch?v=Ey63eDx6aqA&feature=related

    Die Farbe hängt von der Zusammensetzung des Abgasstrahls und der Abgastemperatur ab. Je heißer desto blau, und je mehr Ruß im Abgas desto "Gelb und Flacker"


    *edit* ok, Dilbert war schneller - dafür rupf ich jetzt ne neue Seite von meinem Dilbert-Kalender ab!

    gruß
    A.P.
     
    TomTom1969 und DDA gefällt das.
  10. DDA

    DDA Alien

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    Danke, Acanthurus.
    für die anschauliche Erklärung und den schönen Link zur Aerodramatik des Ganzen.

    Aber wenn wir schon mal bei Nachbrennern sind, und ich deshalb kein weiteres Thema aufmachen will, auch von mir noch eine Frage in diesem Umkreis:

    Es geht um das Triebwerk (Tumanski) R-11 - 300. Von diesem existieren diverse Modifikationen, so unter anderem auch die Version R11 F2SK 300. Dieses war mit dem System KDS zur Schubdüsenkorrektur ausgerüstet, welche dafür sorgte, daß sich die Schubdüse im Nachbrennerbetrieb in Intervallen etwas schloß. Daraus ergibt sich meine Frage: Was bewirkt dies (und , wenn möglich auch : Warum?)

    Danke an die Spezialisten
    Axel
     
  11. n/a

    n/a Guest

    Wenn sich die Schubdüse bei einem bestimmten Massendurchsatz schließt, muss die gleiche Menge Luft durch eine kleinere Öffnung und wird deswegen beschleunigt. Das führt dann zu mehr Schub und Leistung.

    Der Starfighter hatte mit dem Düsenmechanismus damals übrigens oft Probleme: Beim Nachbrennerbetrieb war die Düse voll geöffnet, wenn man auf Military Power (100% ohne Nachbrenner) zurückging, blieb das eine oder andere Mal die Düse offen. Dadurch wurde die ganze angesaugte und verbrannte Luft durch eine viel zu große Öffnung mit viel zu geringer Geschwindigkeit nach hinten heraus ausgestoßen, sodass der F-104 der Schub fehlte. Konsequenz: Das Flugzeug stürzte ab.
     
  12. #11 Acanthurus, 14.01.2010
    Acanthurus

    Acanthurus Testpilot

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    Ist gar nicht mal nur der fehlende Schub.
    Wenn die Düse offen stehen bleibt, dann vergrößert sich das Turbinendruckverhältnis schlagartig bei Abschalten des Nachbrenners. Die Turbinenleistung steigt, der Verdichter kann die Leistung aber gegen den gegenwärtigen Brennkammerdruck nicht wegschaffen und gerät ins Pumpen bzw. in den Stall. Rückströmung und Flameout sind die Folge, der Topf bleibt einfach stehen.

    @Axel: leider kann ich über deine Frage nur spekulieren, da mir echte Fakten fehlen.
    Vielleicht ist das periodische Schließen eine Art Regelschwingung, bei der über den Düsenquerschnitt der Durchsatz so angepasst wird, dass das Kerntriebwerk (insbesondere der Verdichter, s.O.) sauber arbeiten kann?
    Alternativ könnte es sein dass man durch zeitlich veränderliche Düsenquerschnitte verhindern wollte, dass sich der Verdichtungsstoß im engsten Düsenquerschnitt nach innen bis zur Turbine vorarbeiten kann?
    Man müsste mehr über die Art der Verstellung wissen, um sich was sinnvolles zusammenzureimen.
     
  13. #12 pilot_3, 14.01.2010
    pilot_3

    pilot_3 Astronaut

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    Laut Aussage eines Ehemaligen wurde nachträglich eine Mechanik eingebaut die es dem Piloten erlaubte die Düse von Hand zu schließen.
     
  14. n/a

    n/a Guest

    Das war das sogenannte ENCS, Emergency Nozzle Closure System. Günther Rall erzählt eine Episode in seiner Autobiographie darüber. Nachdem Günther er in George AFB beim 479th Tactical Fighter Wing an deren F-104C diese nützliche Einrichtung gesehen hatte und in Palmdale eine Notlandung wegen der offenen Schubdüse machen musste, wollte er das so schnell wie möglich in alle F-104G einbauen lassen, weil das System eigentlich nicht für die F-104G vorgesehen war.

    Der Vorschlag wurde zwar damals (Anfang der 1960er Jahre) schon in das Consortium Configuration Control Board eingebracht (Vorsitzender: Günther Rall), das solche Änderungen an allen F-104 für Europa festlegte. Als Rall im Oktober 1964 das JaboG 34 übernahm, musste er allerdings feststellen, dass die Entscheidung nicht umgesetzt worden war; mindestens zwei deutsche Piloten verloren deswegen ihr Leben, bis das System dann irgendwann nachgerüstet wurde.
     
  15. radist

    radist переводчик<br><img src="http://www.flugzeugforum.d

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    Noch ne Frage.
    DDA sprach das R-11 Triebwerk an. In meiner Dienstzeit habe ich sowohl die MiG-21 als auch die MiG-23 mit NB habe starten sehen. Dabei war deutlich, dass die MiG-23 diese "Scheiben" im NB Strahl hatte, die MiG-21 nicht, da waren das eher Streifen in Längsrichtung. Mir wurde das damals mit mechanisch anderm Aufbau der Flammstabilisatoren im NB erklärt. Nach der, wieder mal, sehr anschaulichen Erklärung von @Acanthurus zweifele ich daran jetzt. Sind es dann eher die unterschiedlichen Schubdüsen bzw. Druckverhältnisse, die diese unterschiedlichen Bilder erzeugen?
     
  16. #15 Acanthurus, 14.01.2010
    Zuletzt bearbeitet: 15.01.2010
    Acanthurus

    Acanthurus Testpilot

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    Hi..
    Die Ausbildung der Mach-Scheiben in dieser schönen, regelmäßigen Form ist an eine einigermaßen RUNDE Schubdüse gebunden.
    Bei anderen Düsengeometrien kann es durchaus sein, dass auch bei stark überkritischem Düsendruckverhältniskeine so regelmäßigen Mach-SCheiben nicht auftreten - einfach weil die Reflexionen von unterschiedlichen Stellen am Düsenumfang verschiedene Laufzeiten haben un deshalb nicht zusammen fokussieren.
    Die Flammverteilung ist natürlich auch dazu "geeignet", die Machzahl- Druck und Temperaturverteilung innerhalb des Strahls so zu "verungleichmäßigen" dass es keine schönen Muster gibt.

    Dieses Detail vergas ich als Theoretiker, der nur ideale, runde Düsen in Büchern und Simulationen kennengelernt hat, mal nebenbei zu erwähnen :red:
     
  17. radist

    radist переводчик<br><img src="http://www.flugzeugforum.d

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    Danke:TD: das verstehe ich. Gut, dass wir auf Dich als Theoretiker zählen können!
     
  18. DDA

    DDA Alien

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    Übrigens, die MiG-21bis mit dem R-25F-300 hat diese "Scheiben". Die Erklärung dazu, die man mir gab, war, daß dieser Effekt wahrscheinlih durch die KS- Pumpe entstehe. Allerdings waren alle Befragten sich dessen nicht so sicher, sie gaben dies nur als die wahrscheinlichste Ursache an.

    Axel
     
  19. Speedy

    Speedy Flieger-Ass

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    Vielen vielen Dank für die aufschlussreichen Antworten und die tolle Erklärung von Acanthurus. Ich hab´s weitenstgehend begriffen, auch ohne Fachwissen.

    Frage somit beantwortet.

    Danke nochmal :TOP:
     
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  21. #19 HorizontalRain, 15.01.2010
    HorizontalRain

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    Axel, nicht nur die "bis" konnte "Scheiben" machen, das R13-300 der MF konnten das auch. Ich denke, es hat auch weniger mit der Nachbrennerpumpe, als mit den Strömungsverhältnissen (wie weiter oben beschrieben) im Abgasstrahl zu tun.
    Auf Deiner Frage zum SKDS denke ich noch herum. Ich bin aber noch richtig fündig geworden, mein Gedächtnis sagt mir aber, dass man das System ggf. irgendwie sogar "abgeschaltet" hatte, da es nichts brachte.:confused::confused: Betraf bei uns ja eh nur die "UM`s".

    HR
     
  22. #20 MiG-21.de, 15.01.2010
    Zuletzt bearbeitet: 18.01.2010
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    Da zitiere ich doch einfach mal meinen Mitautor Dietrich Banach aus der aktuellen FRx: "Das SKDS der Triebwerksvariante F2SK kann mit dem Satz klassifiziert werden: Schubkonstanthaltung und -erhöhung bei Verringerung des Kraftstoffverbrauchs durch zyklische Korrektur des Schubdüsendurchmessers in geringen Flughöhen."
     
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