Frage zu Nachbrennern

[DDA]

Den Satz habe ich auch gelesen (in der FR extra?).
Ich hätte nur gern eine Erklärung für diesen Effekt gehabt.

Axel

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Dieser Satz liest sich so, als sei es ein Regelungssystem zur Herstellung des "richtigen" Düsenquerschnittes an den momentanen Triebwerks-Betriebszustand. Das Wort "zyklisch" ist dabei das merkwürdigste, es könnte sich auf einen (geschlossenen) Regelkreis mit einer gewissen Zeitkonstante beziehen (z.B. 1x pro Sekunde Durchsatz messen, n1 messen und Verdichterdruckverhältnis messen und anschließend die Düse anpassen), oder wirklich ein pulsierendes Arbeiten bedeuten.

 

[497.BAP]

Was ich mich seit längeren schon gefragt habe wie eigentlich der Nachbrenner zu geschaltet wird:red:!?

 

[RetiredF4]

Durch den Schubhebel.
Bei der F-4 werden diese in der 100% Stellung leicht nach außen und dann weiter nach vorne geschoben. Je weiter nach vorne, desto mehr Nachbrenner / Schub.

Dieses bewirkt dann vereinfacht dass in den Bereich nach der Turbine Treibstoff eingespritzt wird und durch dort vorhandene Zündelemente entzündet wird.

franzl

 

[A.G.I.L]

Ich würde gerne wissen, warum die Tornado-Nachbrennerflamme als einer der wenigen (oder gar einzige?) diesen blauen Saum aussen hat. Ist der Tornado-Nachbrenner etwa besonders heiß, blaue Flamme bedeutet m.W. doch höhere Temperatur als eine orange-gelbe Flamme!?
Und noch eine (allgemeine, nicht speziell Tornado) Frage: ist der AB stufenlos, mit Stufen oder gar nur entweder on oder off zuschaltbar? Wenn ich das zünden des A/Bs sehe, scheint er tatsächlich in Stufen geregelt zu sein, die Flamme ist erst klein und wird dann in Stufen größer/länger/heller (und lauter :D). Leider weiß ich jetzt nichtmehr, bei welchen Typen ich das so gesehen hab...:red:

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Hi..

"Blau" bedeutet zum einen "Heiß", zum Anderen aber auch "Sauerstoffüberschuß".
Ich spekulier jetzt mal, denn in Typenkunde etc. bin ich nicht sonderlich firm, aber soweit ich weiß ist beim Tornado ein Rb199 verbaut? Dieses Triebwerk ist ein Mantelstromtriebwerk mit sehr kleinem Bypassverhältnis.
Die Bypass-Luft geht nicht durch die Brennkammer und ist damit sauerstoffreicher, wenn sie zum Nachbrenner gelangt, was zur Blaufärbung führen könnte.

gruß
a.p.

 

[The Configurator]

Nachbrenner

...Und noch eine (allgemeine, nicht speziell Tornado) Frage: ist der AB stufenlos, mit Stufen oder gar nur entweder on oder off zuschaltbar? Wenn ich das zünden des A/Bs sehe, scheint er tatsächlich in Stufen geregelt zu sein, die Flamme ist erst klein und wird dann in Stufen größer/länger/heller (und lauter :D). Leider weiß ich jetzt nichtmehr, bei welchen Typen ich das so gesehen hab...:red:

Hallo A.G.I.L,

soweit ich mich erinnere, war, für die F-104 und F-4F, beim J79 Triebwerk der Nachbrennerbetrieb variabel. Zwischen Min A/B und Max A/B regelte der Nachbrennerkraftsoffregler die entsprechende Kraftstoffmenge.

Der Leistungshebel (Throttle) konnte zwischen Min und Max ca. (geschätzt) 10-15 cm hin und her bewegt werden.

Grüße,

Günter

 

[RetiredF4]

Hallo A.G.I.L,

soweit ich mich erinnere, war, für die F-104 und F-4F, beim J79 Triebwerk der Nachbrennerbetrieb variabel. Zwischen Min A/B und Max A/B regelte der Nachbrennerkraftsoffregler die entsprechende Kraftstoffmenge.

Der Leistungshebel (Throttle) konnte zwischen Min und Max ca. (geschätzt) 10-15 cm hin und her bewegt werden.

Grüße,

Günter

Das J-79 läßt sich sogar sehr feinfühlig regeln zwichen Min- und Max-AB. Auch das Zünden des Nachbrenners, wenn man nur in Min AB geht, passiert ohne große spektakuläre Reaktion. Dabei regelt nicht nur der Kraftstoffregler, sondern auch die Nozzle wird entsprechend der Temperatur und der Schubhebelstellung geregelt.

Das genaue Gegenteil davon war das F-105 Triebwerk. Als ich das erste mal in George das Zünden des Nachbrenners aus nächster Nähe (aus dem Cockpit der F-4F) beobachten durfte, dachte ich das Teil explodiert. Es gab einen riesen Knall, die Nozzle war voll offen und eine relativ unregelmäßige Nachbrennerflamme war zu sehen. Vor allem bewegte sich der Vogel trotz des aufsehenerregenden Schauspiels zunächst nicht wesentlich von der Stelle. Aber die brauchten sowieso meist die gesamte Runway.

franzl

 

[A.G.I.L]

Danke für eure schnellen + ausführlichen Antworten!

 

[Taliesin]

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.

Als Triebwerks-Freak wollte ich hierzu mal meinen Senf dazu geben, ich hoffe es wird mir nicht als Klugscheisserei übel genommen.
Die Betriebslinie des Hochdruckverdichters ist vom Düsenquerschnitt unabhängig, das ist einer der Hauptgründe, warum man den Hochdruckteil von Triebwerken so einfach in anderen Triebwerken wiederverwenden kann.

Der reduzierte Massenstrom im Düsenquerschnitt (Ebene 8, deswegen Index 8) des Triebwerks ist definiert als A8 * K8 * pt5 * πd * 1/Wurzel(Tt5)
Wenn A8 steigt, weil die Düse aufgeht, dann sinkt pt5, allerdings sinkt pt5 nicht in dem Maße, wie A8 steigt.
Der Gesamtmassentrom steigt, deswegen halte ich es für den NDV auch für relativ unkritisch, weil höhere Umdrehungsgeschwindigkeiten kompensiert werden durch höheren Massendurchsatz. Nach der ersten Regelbedingung, nach der A8 variabel und N und Tt4 konstant sind wandert der NDV bei steigendem A8 in Richtung Pumpgrenze, allerdings wird sich N in diesem Falle anpassen, weil pt41/pt5 steigt. Der Abstand zur Pumpgrenze bleibt meiner Meinung nach gleich.

Der höhere Massenstrom wird in der Brennkammer zum Problem, weil bei erhöhtem Massenstrom und gleichbleibendem Brennstoffstrom die Zündbedingungen verlassen werden, das Triebwerk geht einfach aus.

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

@talesin:
Interessante Herleitung, danke dafür, klingt schlüssig.
ich hatte es mal irgendwann so gelernt, dass zwar die jeweiligen Betriebspunkte etwa denselben Pumpgrenzabstand haben, aber der Übergang vom Normalbetrieb zum Betrieb mit Nachverbrennung den Verdichter kurzzeitig deutlich näher an die Pumpgrenze bringt, bis das (stat.) Leistungsgleichgewicht zwischen Turbine und Verdichter wieder steht und sich die Drehzahl angepasst hat.
Wenn das so stimmen sollte, dann wäre es wohl entscheident, wie die Sache regelungstechnisch abläuft (NB-einsatz vs. Düsenöffnung)
Muss allerdings dazu sagen das instationäres Betriebsverhalten nur grob qualitativ angesprochen wurde (und das ganze schon ne Weile her ist)


gruß
a.p.

 

[Taliesin]

@talesin:
Interessante Herleitung, danke dafür, klingt schlüssig.
ich hatte es mal irgendwann so gelernt, dass zwar die jeweiligen Betriebspunkte etwa denselben Pumpgrenzabstand haben, aber der Übergang vom Normalbetrieb zum Betrieb mit Nachverbrennung den Verdichter kurzzeitig deutlich näher an die Pumpgrenze bringt, bis das (stat.) Leistungsgleichgewicht zwischen Turbine und Verdichter wieder steht und sich die Drehzahl angepasst hat.

Der Pumpgrenzenabstand der Betriebspunkte im NDV hängt von der Regelbedingung ab. Wenn A8 fest und Tt4 bzw N variabel sind (Regelbedingungen 2 und 3), dann sind die Betriebslinien quasi parallel zur Pumpgrenze, aber wenn A8 variabel und Tt4 und N fest sind (Regelbedingung 1), läuft die Betriebslinie für höhere Massenströme in die Pumpgrenze. Die Frage ist jetzt, ob man hier ausschließlich von der ersten Regelbedingung mit A8 variabel und N und Tt4 als fest ausgehen kann.
In jedem Fall wandert der Betriebspunkt Richtung Pumpgrenze, damit hattest du auf jeden Fall Recht, aber ob es auch zum Pumpen kommt ist fraglich, weil der Abstand in der Regel relativ groß ist und solange man auf der Betriebslinie entlang läuft ist man eigentlich auf der sicheren Seite.
Es gibt ein Testverfahren zur Ermittlung der Pumpgrenze, das nennt sich "Fuel Spiking", da wird ganz kurz die zugeführte Brennstoffmenge erhöht. Dadurch entsteht ein hochinstationärer Vorgang, weil N keine Zeit hat sich anzupassen, aber Tt4 stark steigt. In diesem Fall läuft man auf der gleichen N/Wurzel(Tt2) Linie zu einem höheren Tt4/Tt2 und läuft direkt in die Pumpgrenze

 

[Gelöschtes Mitglied 7691]

Das ist alles einfach zu lange her bei mir. Müsste mal ein paar alte Unterlagen hervorkramen und mich wieder "flüssig" lesen. Wenn ich heutzutage von hand ne Verdichterkennlinie skizzieren müsste, würde das ein lustiges Teil werden.