Wie betreibt man ein Mantelstromtriebwerk - Links erwünscht
 

Hallo,

hatte heute morgen in meiner Fahrgemeinschaft zum wiederholten Mal eine Diskussion über die Funktion von Mantelstromtriebwerken, der Schubleistung der diversen Komponenten, der Startprozedur usw.

Habt Ihr einen schönen, seriösen Link für Laien, der folgendes erklärt:

1) Die Funktionsweise von Mantelstromtriebwerken
2) Die Schubleistung des Fans (die Leute glauben nie, dass er rd 70-80% der Schubleistung bringt)
3)Den Start eines Triebwerkes (i.e. Bleedair, N2, N1 usw.)
4)Das Hochfahren des Triebwerks beim Start (ein Kollege meinte steif und fest, das ginge in einem Schlag, d.h. von 0 auf 100% Schubleistung in einer Sekunde...)
5) Was die Throttles eigentlich steuern, bzw. der Zusammenhang zwischen Kerosinzufuhr und Drehzahl der Verdichter etc.

Können auch mehrere Links sein...

In gespannter Erwartung, würde mein Leben in der Fahrgemeinschaft entscheidend erleichern... :rolleyes:

Gruss,

Wolfgang

Kaltstart von Null auf Hundert wurde im mil. Bereich tatsächlich fallweise praktiziert, um die Alarmrotte schnell in die Luft zu bekommen. Dabei entlädt sich eine Druckluftkartusche (z.B. System B52) und diese "schoß" das Triebwerk hoch.

Wie immer im Leben gab´s auch eine Kehrseite. Für jeden Gewaltstart mußt man erheblich Stunden Lebensdauer vom Konto abbuchen. Für den zivilen Gebrauch völlig ungeeignet und auch nicht notwendig.

Zum Mantelstrom soviel:

Das Verhältnis der Energieverteilung ist wesentlich abhängig von der FLuggeschwindigkeit und der Triebwerksauslegung. Es gibt einen allgemeinen, optimalen Fall und daher muß man mit Aussagen zur Leistungsverteilung vorsichtig umgehen. Triebwerkshersteller variieren das Bypass-Verhältnis schon stark, wenn man Triebwerksdaten vergleicht.

Außerdem spielt das Vorhandensein eines Abgasmischers eine Rolle, weil sich der Kreisprozess ändert und somit andere Turbinenverhältnisse erforderlich werden können.

Der Grund, warum man Fans baut, ist folgender: verbessert man den thermodynamischen Wirkungsgrad so erhöht sich die Gasaustrittsgeschwindigkeit c9, und dies wiederum verschlechtert den Vortriebswirkungsgrad. Also vermidnert man die Austrittsgeschwindigkeit und damit die kinetische Energie, indem man eine weitere Turbine antreibt, die wiederum einen "Impeller" zum drehen bringt.


PS: Ev. sollte ich doch meine geplanten Artikel zum Thema Triebwerke fertigstellen

Ach ja, zum Thema "Gas geben":

Die throttels steuern die Kerosinzufuhr, stimmt, und zwar indirekt über einen Kraftstoffregler ähnlich wie bei fr´üheren Dieselmotore die EInspritzregler. Vom hydromechanischen bis zum volldigitalen Regler gibt´s alles, weil "mal schnell Gas geben" ziemlich kompliziert ist bei Turbinen.

Es gibt nämlich ein paar technische und physikalische Hürden zu nehmen, aber eine genaue Erläuterung hier wäre wirklich zu umfangreich, weil nämlich erhebliches Vorwissen (z.B. Verdichter"pumpen", Reichverlöschgrenze, ...) sinnvoll ist um die Technik und Vorgänge zu verstehen.

Jooo, könnte hilfreich sein... ;).

Gibt es wirklich keinen Link, der das alles mal schön zusammenfasst? Man findet ja einiges über den Aufbau der Triebwerke, aber weniger über den Betrieb.

Gruss,

Wolfgang

Links kenne ich keine, versuch´s halt mal mit google oder yahoo...

Übrigens ist ein Fehler im ersten Posting.

Es muß heißen: ... es gibt KEINEN allgemeinen, optimalen Fall .....

tja, wo bleibt die intelligente Tastatur :p

Hab ich natürlich zuerst gemacht, ausserdem habe ich dieses plus das Schweizer Forum durchsucht. Ausser bits und peaces leider nichts wirklich Brauchbares.

Hast Du mal Triebwerkhersteller versucht?

Generel Electric
Rolls Royce
Pratt & Whitney
Garret Airesearch
SNECMA
IAE
MTU


mehr fallen mir momentan nicht ein, muß mal nachsehen, wenn ich zuhause bin

PS: was meinst Du mit "Betrieb" wenn nicht Arbeitsweise?

Meinst, was da so vor sich geht wenn man "Gas gibt", wenn man startet, wie man den Gehäusedurchmesser bei Start und Landung verändert (gibt´s wirklich!), wann verdichterpumpen auftritt, etc..? Oder was meinst Du genau?

Hallo,

sorry, konnte mich nicht früher zurückmelden, die "kleine Nebenbeschäftigung" rief nachdrücklich den Surfer zur Ordnung...

Ja, was meine ich mit Betrieb? Im wesentlichen die Triebwerkssteuerung. Ganz primitiv ausgedrückt: wie wird ein Triebwerk gestartet und was geht im gestarteten Triebwerk vor sich, wenn der Schubhebel bewegt wird? Wie reagieren dann N1 und N2, wie verändert sich die Leistung, und gibt es Möglichkeiten, N1 unabhängig von N2 zu steuern? Ich besitze dazu ein gesundes Halbwissen, nur suche ich halt den ultimativen Link, der diese Zusammenhänge für den interessierten Laien erschöpfend behandelt.

Auf der MTU Seite war ich schon, die anderen muß ich mir noch zu Gemüte führen.

Gruß,

Wolfgang

naja, dies sind relativ einfache Fragen (mit umfangreichen Antworten ;)), Links kenne ich keine, aber ich kann DIr mal was zusammenstellen......

Also alleine die Leistung erhöhen ist ein hochinteressanter Vorgang, weil ja eine Fülle von Randbedingungen beachtet werden müssen. So schnell geht das erläutern nicht, dazu müßte ich erst mal den Begriff "Verdichterpumpen" erklären, dies ist aber ein Vorgang, der wiederum ein wenig Detailwissen zum Verdichteraufbau und bezüglich Aerodynamik im Verdichter benötigt, also kurz und gut: jede Menge Stoff, aber nicht schnell mal nebenbei erklärbar.

Ich meine aber, Du wirst hierzu kaum Links bei den Herstellern finden, denn dies geht tief in die Materie und dürfte auf einer Firmenhomepage kaum anzutreffen sein.

bischen suchen und dann vielleicht sowas?
http://membres.lycos.fr/loulier/construction.htm

Danke. Schaue ich mir heute abend mal genauer an. Sieht interessant aus. Hier im Büro werden leider die Bilder nicht angezeigt und ich kann mir mangels Administratorrechte die benötigte Software nicht installieren... :(

Gruss,

Wolfgang

habe mal reingeschaut, hier handelt es sich um ein Kleinsttriebwerk, muß mal genauer lesen, scheint mir für Modellflieger zu sein. Jedenfalls der Bereich Treibstoffzufuhrregelung klingt gar nicht nach einem "erwachsenen" Triebwerk

ja, inklusive Konstruktion
aber wird auch gut erklärt wie es funktioniert

Mantelstromtriebwerk
 

Hallo Wolfgang,
ich möchte mal versuchen Dir die Funktionsweise eines modernen Triebwerks, in kurzen Worten zu erklären und zwar am Beispiel des CFMI 56-7 (wird an der 737-600 bis zur 900 geflogen.
Leistung unter an der -800 27.400 lbs Schub, wobei der Fan also die N1 ca 80% des Schubes erbringt.
Fangen wir mit dem starten des Triebwerkes an:
Dieses geschiet mit Luft, die von der APU oder von einem externen Airstarter kommen kann. Am Overhead-Panel wird der Schalter auf start gelegt, dadurch wird das Startvalve geöffnet und über den Starter und Gearbox (Getriebe)wird über eine Welle die N2 gedreht.
Bei ca 27% N2 wird der HP-Cock aufgemacht. Dieses geschiet über den Start-lever am Controlstand. Durch das öffnen des HP-Cock wird Kraftstoff über die HMU (Einspritzanlage) zu den Düsen geschickt und in die Brennkammer eingespritzt. Gleichzeitig werden über die Start-Lever die Zündkerzen in Betrieb genommen. Bei 45% N2 erfolgt der Starter cutout und das Triebwerk beschleunigt von alleine auf Idle (Leerlaufdrehzahl). Die liegt bei ca. 21% abhängig von der Höhe und der Ausentemperatur. Die Regelung des Triebwerks erfolgt nun über die HMU und einem Computer der am Triebwerk angebaut ist.
Für die Regelung braucht dieser Computer natürlich infos vom Engine und dem Flugzeug. Dazu zählen Druck in der Brennkammer, N2 und N1 Drehzahl, statischer Druck, Temp. am Verdichtereinlass, Umgebungstemperatur usw. Ein Teil dieser Daten kommen auch vom Air Data Computer.
Nach dem das Triebwerk nun läuft, rollen wir an den Start. Damit das Triebwerk beschleunigen kann werden die Throttle nach vorne ge-schoben. Dabei wird in der HMU das Fuelmeetering-Valve mehr geöffnet und damit mehr Kraftstoff eingespritzt, was wiederum zu einer höheren kinetischen Energie führt die N2 läuft hoch und damit die N1, die zwar ein Freiläufer ist, aber über die Niederdruckturbine angetrieben wird. Die N2 treibt im übrigen die Gearbox mit den ganzen Anbauteilen an und zwar über die gleiche Welle, über die wir das Triebwerk gestartet haben.
Das Triebwerk braucht zum hochlaufen bis zur Startleistung ca. 12-15 sec.,bedingt durch die Massenträgheit der Bauteile. Da, daß für einen Notfall zu lange dauert (go around) wird während des Fluges das Triebwerk mit einer höheren N1 Drehzahl betrieben, genannt Flight Idle, diese erhöhte Drehzahl wir bis 4 sec nach dem touch down gehalten dann wird über der Air Ground Logic, das Triebwerk wieder auf Ground Idle gebracht. Die Beschleunigungszeit darf laut Bauvorschrift nicht 5 sec. von Flight Idle bis Take off power über-schreiten.
Die Triebwerkleistung wird bei diesem, wie bei vielen Triebwerken nach N1 gesetzt. Daneben gibt es Triebwerke da wird die Leistung nach EPR gesetzt (P&W)
Während des Fluges wird die Triebwerkleistung, also N1 über die HMU und den Computer geregelt. Das heist der Computer verarbeitet die oben schon mal genannten Werte und steuert damit via HMU und Kraftstoffzumessung die Drehzahl. Während des normalen Fluges ist die Zündung aus. (Sie wurde mit dem Starter cut out ausgeschaltet).
Am Verbrauchsgüstigsten sind diese Triebwerke bei etwa FL 350, darum möchten am liebsten dort alle fliegen.
Nach dem der Flieger wieder am Boden ist müssen wir das Triebwerk nun wieder abstellen. Dieses erfolgt über den Start-Lever am Control-stand, in dem man diese nach unten bewegt (Cut off). Damit wird das HP Valve in der HMU zu gemacht und der Kraftstoff kann nisht mehr zu den Düsen gelangen.
Ich hoffe damit etwas geholfen zu haben. Solltest Du noch Fragen haben, will ich versuchen sie zu beantworten.

Gruß Claus
Ups fast vergessen die N1 und die N2 sind immer abhängig von einander, lassen sich also nicht einzeln regeln. Man kann z.B. eine schlechte Hochdruckturbine daran erkennen wenn N2 und N1 Drehzahlen zu einander nicht mehr stimmen. Wird bei einem Power Asurence Run ermittelt.

Hallo Claus,

prima, das hat mir bzw. den Kollegen erst einmal weitergeholfen!

Gruß,

Wolfgang