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Effizienzsteigerung von Mantelstromtriebwerken


Turbofan

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Hallo zusammen,

 

Ich soll für Physik eine Präsentation zum oben genannten Thema halten. Natürlich erkläre ich erst wie ein Triebwerk funktioniert und komme dann auf das eigentliche Thema. Ich denke, dass ich zuerst neue Technologien vorstelle, die schon eingesetzt werden (Getriebefan/ Dreiwellentriebwerke, Swept Fan...) und dann Zukunftsvisionen (Open Rotor).

 

Meine Frage an euch: Welche neuen Inovationen haltet ihr für interessant, bzw. welche sollte ich präsentieren?

 

Weiß vielleicht auch noch jemand, ob es möglich ist ein Interview mit einem Experten, z.B. einem Ingenieur von LH Technik, zu führen?

 

Vielen Dank für eure Antworten!

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Zum konkreten Thema kann ich dir leider nichts sagen.

 

Dafür aber zum Stichwort Interviews:

 

Zurückblickend auf meine Schul- und Studienzeit lässt sich festhalten, dass es idR relativ leicht war einen Ansprechpartner zu finden. Bei mir hat meist eine freundliche Anfrage inkl. Schilderung meines Anliegens und Vorstellung des Themas gereicht um einen Interviewtermin (oder auch andere Hilfestellung) zu bekommen.

 

So man nicht auf sensible Informationen erpicht ist, macht es den meisten Spezialisten sogar Freude sich über ihr Fachgebiet zu äußern.

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Meine Frage an euch: Welche neuen Inovationen haltet ihr für interessant, bzw. welche sollte ich präsentieren?

 

Für eine Oberstufen-Arbeit oder Studium ?

 

Die von dir angesprochenen Dinge sind ja "nur" die Sachen, die man offensichtlich sehen kann, ein Großteil der Entwicklung passiert ja "im" Triebwerk.

 

Je nachdem wie lange diese Präsentation dauern soll, würde ich da etwas historisches mit einfließen lasse, also aufzeigen, wer und wann überhaupt die Idee hatte, einem Strahltriebwerk einen Bypass zu verpassen und merkte, dass er damit weniger Sprit braucht. Dann das erste richtige Mantelstromtriebwerk (war unter der 747 oder der Galaxy, genau weiß ich das auch nimmer) und dann auch Triebwerke deren Bypassverhältnisse 5:1 deutlich übertreffen.

 

Dann etwas trockener: Was ist überhaupt Effizienz beim Mantelstromtriebwerk? Klingt ja nett, aber auch das sollte erst mal erklärt werden, wenn deine Facharbeit darauf aufbaut, sprich:

- Mechanischer Wirkungsgrad

- Thermischer Wirkungsgrad

- Vortriebswirkungsgrad

- Gesamtwirkungsgrad

 

Diese bieten natürlich dann entsprechend "Stellschrauben" an denen man nun arbeiten kann, darunter fallen dann auch die schon genannten "Innovationen" und auch sollte man deren Probleme mit ansprechen.

Z.B.: wird immer wieder gesagt, dass eine Steigerung des Compressor Pressure Ratio (CPR) und eine höhere Turbineneintrittstemperatur den Thermischen Wirkungsgrad steigert, sprich wie viel Energie ich aus dem Kraftstoff "ziehen" kann. Das dies auch in der Praxis stattfindet, sieht man schön an den Werten von alten zu neuen Triebwerken im Vergleich, sprich auch die möglichen CPRs und TITs (Turbine Inlet Temperatur).

Wo früher 25:1 bis 30:1 Standard waren, geht man heute mit weniger Stufen im Kompressor auf über 40:1 (anderes Design, transonische Profile auch im Kompressor, aufwändige Kompressorsteuerung).

Problem ist, dass man dies nicht willkürlich erhöhen kann, denn je höher der Druck, desto massiver muss auch das Case und letztendlich das TW gebaut werden, genauso steigt bei höherem Kompressordruck die Temperatur der Luft, die in die Brennkammer eintritt (liegt ja schon bei +- 500° und mehr), dann will man ja auch noch Kraftstoff einspritzten und Arbeit damit verrichten lassen und das hat zwangsläufig eine weitere Termperatursteigerung zur Folge, dann muss wieder aufwändiger gekühlt werden (also mehr Luft aus dem Kompressor abgezapft werden -» Wirkungsgrad sinkt) und außerdem braucht man natürlich entsprechende Werkstoffe im Turbinenbereich.

Darunter fällt dann auch ein rekuperatives Triebwerk .

 

Ein anderes Beispiel wäre der Einzug moderner Triebwerkssteuerung und damit einhergehende Früherkennung für angehende Stalls und/oder Verdicherterpumpen, so kann man den Verdichter mittels der Kompressorsteuerung näher am Pumplimit betreiben und damit auch effizienter.

 

Wie gesagt, viel passiert im Inneren, das passt natürlich nicht ganz so "medienwirksam" in eine Präsentation wie zb. ein Open Rotor, das auch jeder "Schulbub" erkennt, oder verlangt mehr Aufmerksamkeit vom Publikum, letztendlich sind das aber meist die Sachen, an denen auch wirklich gearbeitet und geforscht wird.

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Vielen Dank dafür.

Bin erst in der 10. Klasse.

Overall Efficiency, Thermal Efficiency und Propulsive Efficiency hab ich schon, aber was ist der Mechanische Wirkungsgrad? Dann bau ich den Vortrag so auf, dass ich die verschiedenen Wirkungsgrade erkläre, und dann wie man sie verbessern kann, bzw. auch welche Grenzen und Nachteile (z.B. bei höherer Temperetur entsteht mehr Schwefeloxid...) es gibt.

 

Weiß hier jemand, ob es eventuell sogar möglich ist einen Hangar zu besichtigen?

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Der mechanische Wirkungsgrad beschreibt das Verhältniss von "auf die Welle gegebene Leistung" zur zapfbaren Leistung (in unserem Fall) am Fan.

Ist bei einem herkömmlichen Fan-Triebwerk nicht ganz so gravierend (weil hier im Prinzip nur Reibungsverluste in den Lagern zum tragen kommen), wird aber bei den geared Fans durch das vorgeschaltete Getriebe dann "wichtiger".

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