L U F T F A H R T
  Turbinentriebwerke
 


 

Turbinentriebwerke sind wie auch Kolbenflugmotoren Wärmekraftmaschinen. Es gibt verschiedene Grundtypen von Triebwerken wie (PTL) Propeller Turbinen Luftstrahltriebwerk, (TL)  Turbinen Luftstrahltriebwerk, (ZTL) Zweistrom Turbinen Luftstrahl Triebwerk. Des weiteren unterscheiden sich die Bauformen noch in der Anzahl der Wellen, der Verdichterbauform (Radial oder Axial), Fantriebwerk mit hohem Bypassverhältnis und Nachbrennertriebwerke. Jedes Triebwerk besteht aus Einlass, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Düse.

Arbeitsprinzip: Beim Turbinentriebwerke  wie auch beim Kolbentriebwerke sind vier Vorgänge erforderlich. EINLASSEN – VERDICHTEN – VERBRENNEN – AUSLASSEN. Die erfolgten Zustandsänderungen des Gases betreffen: VOLUMEN – DRUCK – TEMPERATUR – GESCHWINDIGKEIT. Beim Kolbentriebwerk erfolgen alle Zustandsänderungen des Gases nacheinender im gleichen Raum dem Zylinder. Beim Turbinentriebwerk erfolgen alle Zustandsänderungen gleichzeitig in verschiedenen Räumen, dem Einlass, dem Verdichter, der Brennkammer, der Turbine und der Schubdüse. Im Einlass wird durch den differgenten Kanal die eintretende Luft  abbremst und damit Vorverdicht. Im Verdichter (Ebenfalls ein differgenter Kanal) wird die Luft weiter abgebremst und durch die Verdichterschaufeln von Stufe zu Stufe weiter Verdichtet. Dabei steigt die Temperatur und die Geschwindigkeit  der Luft wird immer weiter abgebaut. Im Diffusor, am Ende des Verdichters hat die Luft eine Temperatur von ca. 400° C und die kleinste axiale Geschwindigkeit des gesamten Triebwerks sowie den größten Druck. Ein Diffusor: Ist ein Kanal, bei dem sich der Querschnitt in Richtung der Strömung vergrößert und somit die Geschwindigkeit des strömmenden Mediums abnimmt. Dabei Steigt der Druck und die Temperatur. 
In der Brennkammer erfolgt das Verbrennen durch einspritzen des von der Fuel Control Unit (FCU)bemessenen Kraftstoffs. Dabei entsteht eine exotherme Reaktion. Bei der Verbrennung wird das Volumen vergrößert. Im Gegensatz zum Kolbentriebwerk nimmt dabei die Geschwindigkeit des Gases zu (nicht der Druck). Bei der Verbrennung entstehen Temperaturen von über 2 500°Celsius. Da kein Matereal diese Temperatur aushält wird die Flamme in einer Brennkammer eingehüllt und unter Zunahme von Luft die die Brennkammer umgeht, die Temperatur auf eine materealverträgliche Temperatur von ca. 1 300°C gebracht. Das Verhältnis ist immer 1 Masseteil Kraftstoff, 15 Masseteile Luft zur Verbrennung und 45 Masseteile Luft zur Kühlung. Nach der Brennkammer gelangen die Gase mit hoher Geschwindigkeit durch die Turbine. Die Turbine
hat die Aufgabe, über eine Welle den Verdichter anzutreiben, ohne die das Triebwerk nicht laufen würde. Dabei wir schon über zwei Drittel der Energie verbraucht nur für dne Antrieb des Verdichters. Im Anschluss an die Turbine fließen die Gase durch die Schubdüse. Die Düse hat einen konvergenten Kanal, dass bedeutet, dass hier das Gas erneut beschleunigt wird. Am Ende der Düse hat das Triebwerk die höchste Gasgeschwindigkeit und die Gase  stoßen sich durch das Rückstoßprinzip an der atmosphärischen Luft beim austritt ab. 

Dadurch wird der Vortrieb erzeugt (Masse mal Beschleunigung). Brennkammer, Turbine und Schubdüse gehören zur Baugruppe der Hot Section, die in Zeitabständen durch eine Sonderinspektion der  HSI (Hot Section Inspection) überprüft und gewartet wird.

 

Bei Zweiwellentriebwerken hat das Triebwerk eine Welle für Niederdrucksystem und das Hochdrucksystem. Das Niederdrucksystem mit Niederdruckverdichter und Niederdruckturbine (N1) läuft mit einer Hohlwelle. Das Hochdruckrotorsystem (N2) hat eine Vollmaterealwelle, die im inneren der Hohlwelle des Niederdruckrotorsystems verläuft.  

 

Als Rückstoß bezeichnet man die Gegenreaktion, die auftritt, wenn eine Masse beschleunigt wird. Die Richtung des Rückstoßes ist der Richtung der Beschleunigung entgegengesetzt. Beim Rückstoß kann zwischen Rückstoßimpuls, Rückstoßgeschwindigkeit, Rückstoßenergie und Rückstoßkraft unterschieden werden.

 

 
   
 
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