hintere Strahltriebwerke

UKING · 28.01.2005, 19:45

Hallo,
sagt mal, Ihr wisst doch immer alles.

Mir ist aufgefallen, dass bei Verkehrsmaschinen, wo die Triebwerke hinten an der Rumpfseite angebracht sind, wie z.B. die

B727

oder die
MD-83

diese etwas schräg stehen. Auch die Russen machen das so!

Das allein hätte mich noch nicht verwundert. Aber sie zeigen ja nach oben! Müssten sie, wenn überhaupt, nicht nach unten zeigen, damit sie im Reiseflug, wenn die Maschine eine leichte Querneigung nach oben hat, parallel zur Flugrichtung stehen???

Was für einen Grund hat denn das? Kann das jemand sagen?

WolframB · 29.01.2005, 13:54

Das könnte etwas mit der Schub/Kraftwirkung zu tun haben.

Bei voller oder hoher Leistung wird die Maschine schneller und nimmt die Nase hoch und steigt anstatt Geschwindigkeit aufzunehmen.
Die leichte Neigung würde dann dieses ausgleichen. Also Momentenausgleich.
Nur mal so angedacht, eventuell bin ich da auf dem Holzweg.

Wolfram

Tomcat · 29.01.2005, 23:55

Hallo,

mit dem Kippen der Triebwerke haben die Konstrukteure die Einlässe aus dem Bereich turbulenter Strömungen hinter dem Flügel herausgenommen. Besonders kritisch hinsichtlich Verwirbelungen sind der Takeoff sowie die Veränderung der Strömung bei Aktivierung der Flight Spoiler und Speedbrakes, allerdings treten in jeder Fluglage mehr oder weniger starke Wirbel auf, wenn sich die Strömungen über und unter dem Tragflügel wieder vereinigen. Für einen sauberen Druckaufbau im Diffusor des Triebwerks muß es allerdings unbedingt vermieden werden, daß diese Turbulenzschleppen in den Einlaß geraten. Manchmal ging das nur noch durch das Kippen der Triebwerksachse.

Denn die Verdichter der älteren Triebwerke (z.B. des Pratt & Whitney JT-8 an der DC-9 oder Boeing 727 ebenso wie die der konstruktiv ähnlichen russischen Turbinen) reagieren sehr empfindlich auf turbulente Anströmung und quittieren das mit rapidem Leistungsabfall bis hin zum Kompressor-Stall. Die Ursache dafür sind der relativ kleine Durchmesser und die hohe Umdrehungszahl dieser Verdichter. So gibt es beim JT-8 vor dem ersten Verdichterrotor auch ein Einlaßleitschaufelsystem für eine möglichst geradlinige und ruhige (=laminare) Luftströmung ins Triebwerk. Bei der 727 wurden im S-Duct für das Mitteltriebwerk sogar Vortex-Generatoren nachgerüstet, um dort eine Ablösung der Strömung von den Wänden des Luftkanals zu verhindern. Denn dann ist diese ebenfalls von laminar in turbulent umgeschlagen, mit den unerwünschten Konsequenzen für den Verdichter. Möglich war der Strömungsabriß dort trotzdem, vor allem beim schnellen Hochlaufen am Boden, was die 727 mit einem laut knallenden Geräusch in S-Duct und Triebwerk beantwortet hat. Ein älterer Mechanikerkollege von mir hat das vor Jahren mal in Berlin-Tegel benutzt, um beim Triebwerksstandlauf die Beobachter auf der Terrasse zu erschrecken. War laut seiner Erzählung wohl sehr effektvoll – vor der 727 war danach niemand mehr auf der Terrasse zu sehen.

Man muß auch bedenken, daß die Aerodynamik zu der Zeit, als die 727, DC-9 oder Il-62 entwickelt wurden, längst noch nicht so systematisch untersucht war, die Flügel also auch noch entsprechend stärkere Verwirbelungen erzeugt haben als die hinsichtlich dieses induzierten Widerstands optimierten Tragflächen der heutigen Zeit. Es gab allerdings auch Flugzeuge, bei denen die Konstrukteure auf das Ankippen der Triebwerke verzichten konnten, wie zum Beispiel die Vickers VC-10 oder die BAC 1-11. Das endgültige Verhalten der verwendeten Flächenprofile zusammen mit dem Rumpf ließ sich jedoch erst im Windkanal feststellen, und dann mußten eben die entsprechenden Korrekturen (Anordnung der Triebwerke, Leitwerkskonfiguration – Stichwort „Superstall“) vorgenommen werden.

Bei kleineren Flugzeugen, die heute noch mit Hecktriebwerken gebaut werden (Regional- und Businessjets), mit ihrem geringeren Längsabstand von Flügel zu Triebwerk und den hinsichtlich turbulenter Zonen in der Anströmung etwas toleranteren Fantriebwerken spielen diese Faktoren keine so große Rolle. Abgesehen davon, daß es dort aus konstruktiven Gründen (Fahrwerkshöhe, Strukturstabilität) oft keine machbare Alternative zum Hecktriebwerk gibt. Dennoch kann man sehen, daß sich die Konstrukteure meist um einen größtmöglichen Höhenabstand vom Triebwerkseinlaß zum Flügel bemühen. Man schaue sich mal an, wo ein Learjet, eine Citation X, ein Challenger 604 (Einlässe außerdem praktisch auf Längsposition der Trailing Edge) oder auch eine Embraer 145 ihre Triebwerke haben. Daß neuere, etwas größere Regionaljets (Embraer 170/190-Reihe, Bombardier CSeries, Entwurf Do 728/928) die heutzutage überwiegend übliche Position der Triebwerke unter den Flächen aufweisen, ist allerdings kein Zufall.

Übrigens nimmt ein Flugzeug bei zunehmender Geschwindigkeit aufgrund aerodynamischer Veränderungen im transsonischen Bereich die Nase runter. Das Phänomen wird auf Englisch "Mach Tuck" genannt. Bei hohen Geschwindigkeiten ist es demzufolge notwendig, die Nase nach oben zu trimmen. Bereits seit den späten 50er Jahren erfolgt diese Kompensation bei Jets automatisch durch ein geschwindigkeitsabhängiges "Mach Trim System", das auf die Einstellung der trimmbaren Höhenflosse wirkt.

Gruß Thomas

UKING · 30.01.2005, 01:07

Hi Thomas,
vielen Dank für die umfangreiche Antwort! Deine Ausführungen waren sehr interessant und lehrreich.

Von einem "Mach Tuck" habe ich noch nie was gehört! Ist das irgendwie im Flusi umgesetzt? Mir ist eine Trimmänderung in großen Höhen bisher nämlich noch nicht aufgefallen.
Übernimmt das der AP oder macht das ein unabhängig arbeitendes System? Betrifft das alle Baureihen oder nur Hecktriebler?
Wie kommt so ein Nicken nach unten zustande? Physikalisch gesehen.

Alles Fragen, deren Beantwortung bestimmt viele hier interessieren könnte...

Yves G. · 30.01.2005, 03:35

Zitat:

Original geschrieben von UKING
[b]Von einem "Mach Tuck" habe ich noch nie was gehört! Ist das irgendwie im Flusi umgesetzt? Mir ist eine Trimmänderung in großen Höhen bisher nämlich noch nicht aufgefallen.
Übernimmt das der AP oder macht das ein unabhängig arbeitendes System?

Mach Tuck gibt es im Flusi auch. Die Werte stehen in der AIR-Datei in Rec 433 und können für jedes Flz. individuell angepasst werden, allerdings nur recht grob. Bei den MS Default Fliegern (und den meisten Addons) gibt es ab M0.80 ein linear mit der Machzahl ansteigendes kopflastiges Moment, das bei M1.0 das Maximum erreicht. Ich denke, dass der Anstieg bei den meisten Jets aber schon etwas früher beginnen sollte. Nur erlaubt der Flusi jeweils nur Eingaben für M0.0, 0.2, 0.4, etc., dazwischen interpoliert er linear. Das ist nicht sehr genau.

Der Flusi gleicht das Moment über den Autopiloten aus, indem er die Trimmung verstellt. In echten Flugzeugen gibt es oft ein Mach Trim System, welches die Trimmung (oder den Elevator bei der 737) in Abhängigkeit der Machzahl verstellt.

Tomcat · 30.01.2005, 11:35

Hallo,

Mach Tuck tritt bei allen Flugzeugen, die im hohen subsonischen bis transsonischen Bereich fliegen, auf. Das Phänomen wird durch die Verlagerung des Druckpunkts (der Punkt am Tragflügel, wo die Luftkräfte, also auch der Auftrieb, wirken) nach hinten hervorgerufen.

Die Ursache dafür sind die Strömungsveränderungen der Luft bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Bereits im hohen Unterschallbereich entstehen durch die Verdichtbarkeit der Luft Stoßfronten, die die Strömung auf der Oberseite des Tragflügels negativ beeinflussen und im Extremfall sogar zur Strömungsablösung führen können (Highspeed Stall).

Gruß Thomas

WolframB · 30.01.2005, 12:17

Na Klasse, es sind doch noch Experten da.

Damit war ich auf der flaschen Spur, siehe Signatur.

Danke für die guten und ausführlichen Erklärungen.

Gruß,
Wolfram

Frank_IVAO · 30.01.2005, 13:21

Zitat:

Original geschrieben von Tomcat
Hallo,

Mach Tuck tritt bei allen Flugzeugen, die im hohen subsonischen bis transsonischen Bereich fliegen, auf. Das Phänomen wird durch die Verlagerung des Druckpunkts (der Punkt am Tragflügel, wo die Luftkräfte, also auch der Auftrieb, wirken) nach hinten hervorgerufen.

Das Tuck under kann nur im Transonishen Bereich auftreten, da der von Thomas beschriebene Effekt der Druckpunkt wanderung nur auftreten kann, wenn auch Überschall vorhanden is

Kurz nochmal zur Info

SUBSONIC = 0 bis Mkrit (kirtische Machzahl)
Transonc = Mkrit bis ca M1,3
Supersonic = 1,3 bis M5

die kritische Machzahl ist die, wo an irgendeiner stelle Überschall auftritt. Also kann der Effekt nur im transonischen bereich auftreten

Mkrit is bei jedem Profil anders

EDIT: hab ncoh was eingescannt was dagegen hilft

Und was alles so bei Mkrit passiert kann man HIER naclesen,wen es interessiert. Is auch nix kompliziertes

Tomcat · 30.01.2005, 13:55

Hallo Frank,

danke für die Ergänzung und Klarstellung.

Bei "hohem subsonischem bis transsonischem" Bereich habe ich mich natürlich auf die Geschwindigkeit des Flugzeugs bezogen. Je nach Flächenprofil kann es da schon recht früh mit M krit losgehen, weil irgendwo die Luft anfängt mit ~ M 1 zu strömen.

Prominentestes Beispiel dafür ist sicher die Lockheed P-38 Lightning. Weit entfernt davon, auch nur transsonisch zu sein, hatte dieses Flugzeug aufgrund seines Flächenprofils massive Kompressibilitätsprobleme.

Gruß Thomas

28.01.2005, 19:45	#1
UKING Elite Registriert seit: 01.12.2003 Ort: Hamburg Beiträge: 1.179	hintere Strahltriebwerke Hallo, sagt mal, Ihr wisst doch immer alles. Mir ist aufgefallen, dass bei Verkehrsmaschinen, wo die Triebwerke hinten an der Rumpfseite angebracht sind, wie z.B. die B727 oder die MD-83 diese etwas schräg stehen. Auch die Russen machen das so! Das allein hätte mich noch nicht verwundert. Aber sie zeigen ja nach oben! Müssten sie, wenn überhaupt, nicht nach unten zeigen, damit sie im Reiseflug, wenn die Maschine eine leichte Querneigung nach oben hat, parallel zur Flugrichtung stehen??? Was für einen Grund hat denn das? Kann das jemand sagen? ____________________________________ Viele Grüße aus Norddeutschland! -Uli- _____\\!/_____ ____(@@)____ -oOO-(_)-OOo-

29.01.2005, 13:54	#2
WolframB Hero Registriert seit: 28.03.2002 Beiträge: 918	Das könnte etwas mit der Schub/Kraftwirkung zu tun haben. Bei voller oder hoher Leistung wird die Maschine schneller und nimmt die Nase hoch und steigt anstatt Geschwindigkeit aufzunehmen. Die leichte Neigung würde dann dieses ausgleichen. Also Momentenausgleich. Nur mal so angedacht, eventuell bin ich da auf dem Holzweg. Wolfram ____________________________________ Old dog, learning new tricks!

29.01.2005, 23:55	#3
Tomcat Master Registriert seit: 09.03.2000 Beiträge: 545	Triebwerksstellung Hallo, mit dem Kippen der Triebwerke haben die Konstrukteure die Einlässe aus dem Bereich turbulenter Strömungen hinter dem Flügel herausgenommen. Besonders kritisch hinsichtlich Verwirbelungen sind der Takeoff sowie die Veränderung der Strömung bei Aktivierung der Flight Spoiler und Speedbrakes, allerdings treten in jeder Fluglage mehr oder weniger starke Wirbel auf, wenn sich die Strömungen über und unter dem Tragflügel wieder vereinigen. Für einen sauberen Druckaufbau im Diffusor des Triebwerks muß es allerdings unbedingt vermieden werden, daß diese Turbulenzschleppen in den Einlaß geraten. Manchmal ging das nur noch durch das Kippen der Triebwerksachse. Denn die Verdichter der älteren Triebwerke (z.B. des Pratt & Whitney JT-8 an der DC-9 oder Boeing 727 ebenso wie die der konstruktiv ähnlichen russischen Turbinen) reagieren sehr empfindlich auf turbulente Anströmung und quittieren das mit rapidem Leistungsabfall bis hin zum Kompressor-Stall. Die Ursache dafür sind der relativ kleine Durchmesser und die hohe Umdrehungszahl dieser Verdichter. So gibt es beim JT-8 vor dem ersten Verdichterrotor auch ein Einlaßleitschaufelsystem für eine möglichst geradlinige und ruhige (=laminare) Luftströmung ins Triebwerk. Bei der 727 wurden im S-Duct für das Mitteltriebwerk sogar Vortex-Generatoren nachgerüstet, um dort eine Ablösung der Strömung von den Wänden des Luftkanals zu verhindern. Denn dann ist diese ebenfalls von laminar in turbulent umgeschlagen, mit den unerwünschten Konsequenzen für den Verdichter. Möglich war der Strömungsabriß dort trotzdem, vor allem beim schnellen Hochlaufen am Boden, was die 727 mit einem laut knallenden Geräusch in S-Duct und Triebwerk beantwortet hat. Ein älterer Mechanikerkollege von mir hat das vor Jahren mal in Berlin-Tegel benutzt, um beim Triebwerksstandlauf die Beobachter auf der Terrasse zu erschrecken. War laut seiner Erzählung wohl sehr effektvoll – vor der 727 war danach niemand mehr auf der Terrasse zu sehen. Man muß auch bedenken, daß die Aerodynamik zu der Zeit, als die 727, DC-9 oder Il-62 entwickelt wurden, längst noch nicht so systematisch untersucht war, die Flügel also auch noch entsprechend stärkere Verwirbelungen erzeugt haben als die hinsichtlich dieses induzierten Widerstands optimierten Tragflächen der heutigen Zeit. Es gab allerdings auch Flugzeuge, bei denen die Konstrukteure auf das Ankippen der Triebwerke verzichten konnten, wie zum Beispiel die Vickers VC-10 oder die BAC 1-11. Das endgültige Verhalten der verwendeten Flächenprofile zusammen mit dem Rumpf ließ sich jedoch erst im Windkanal feststellen, und dann mußten eben die entsprechenden Korrekturen (Anordnung der Triebwerke, Leitwerkskonfiguration – Stichwort „Superstall“) vorgenommen werden. Bei kleineren Flugzeugen, die heute noch mit Hecktriebwerken gebaut werden (Regional- und Businessjets), mit ihrem geringeren Längsabstand von Flügel zu Triebwerk und den hinsichtlich turbulenter Zonen in der Anströmung etwas toleranteren Fantriebwerken spielen diese Faktoren keine so große Rolle. Abgesehen davon, daß es dort aus konstruktiven Gründen (Fahrwerkshöhe, Strukturstabilität) oft keine machbare Alternative zum Hecktriebwerk gibt. Dennoch kann man sehen, daß sich die Konstrukteure meist um einen größtmöglichen Höhenabstand vom Triebwerkseinlaß zum Flügel bemühen. Man schaue sich mal an, wo ein Learjet, eine Citation X, ein Challenger 604 (Einlässe außerdem praktisch auf Längsposition der Trailing Edge) oder auch eine Embraer 145 ihre Triebwerke haben. Daß neuere, etwas größere Regionaljets (Embraer 170/190-Reihe, Bombardier CSeries, Entwurf Do 728/928) die heutzutage überwiegend übliche Position der Triebwerke unter den Flächen aufweisen, ist allerdings kein Zufall. Übrigens nimmt ein Flugzeug bei zunehmender Geschwindigkeit aufgrund aerodynamischer Veränderungen im transsonischen Bereich die Nase runter. Das Phänomen wird auf Englisch "Mach Tuck" genannt. Bei hohen Geschwindigkeiten ist es demzufolge notwendig, die Nase nach oben zu trimmen. Bereits seit den späten 50er Jahren erfolgt diese Kompensation bei Jets automatisch durch ein geschwindigkeitsabhängiges "Mach Trim System", das auf die Einstellung der trimmbaren Höhenflosse wirkt. Gruß Thomas

30.01.2005, 01:07	#4
UKING Elite Registriert seit: 01.12.2003 Ort: Hamburg Beiträge: 1.179	Hi Thomas, vielen Dank für die umfangreiche Antwort! Deine Ausführungen waren sehr interessant und lehrreich. Von einem "Mach Tuck" habe ich noch nie was gehört! Ist das irgendwie im Flusi umgesetzt? Mir ist eine Trimmänderung in großen Höhen bisher nämlich noch nicht aufgefallen. Übernimmt das der AP oder macht das ein unabhängig arbeitendes System? Betrifft das alle Baureihen oder nur Hecktriebler? Wie kommt so ein Nicken nach unten zustande? Physikalisch gesehen. Alles Fragen, deren Beantwortung bestimmt viele hier interessieren könnte... ____________________________________ Viele Grüße aus Norddeutschland! -Uli- _____\\!/_____ ____(@@)____ -oOO-(_)-OOo-

30.01.2005, 12:17	#7
WolframB Hero Registriert seit: 28.03.2002 Beiträge: 918	Na Klasse, es sind doch noch Experten da. Damit war ich auf der flaschen Spur, siehe Signatur. Danke für die guten und ausführlichen Erklärungen. Gruß, Wolfram ____________________________________ Old dog, learning new tricks!

30.01.2005, 11:35	#6
Tomcat Master Registriert seit: 09.03.2000 Beiträge: 545	Hallo, Mach Tuck tritt bei allen Flugzeugen, die im hohen subsonischen bis transsonischen Bereich fliegen, auf. Das Phänomen wird durch die Verlagerung des Druckpunkts (der Punkt am Tragflügel, wo die Luftkräfte, also auch der Auftrieb, wirken) nach hinten hervorgerufen. Die Ursache dafür sind die Strömungsveränderungen der Luft bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Bereits im hohen Unterschallbereich entstehen durch die Verdichtbarkeit der Luft Stoßfronten, die die Strömung auf der Oberseite des Tragflügels negativ beeinflussen und im Extremfall sogar zur Strömungsablösung führen können (Highspeed Stall). Gruß Thomas

30.01.2005, 13:55	#9
Tomcat Master Registriert seit: 09.03.2000 Beiträge: 545	Hallo Frank, danke für die Ergänzung und Klarstellung. Bei "hohem subsonischem bis transsonischem" Bereich habe ich mich natürlich auf die Geschwindigkeit des Flugzeugs bezogen. Je nach Flächenprofil kann es da schon recht früh mit M krit losgehen, weil irgendwo die Luft anfängt mit ~ M 1 zu strömen. Prominentestes Beispiel dafür ist sicher die Lockheed P-38 Lightning. Weit entfernt davon, auch nur transsonisch zu sein, hatte dieses Flugzeug aufgrund seines Flächenprofils massive Kompressibilitätsprobleme. Gruß Thomas

Aktive Benutzer in diesem Thema: 1 (Registrierte Benutzer: 0, Gäste: 1)