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Flugzeugbau 1 > (8) Antriebe > Flashcards

(8) Antriebe Flashcards

1
Q

Aufgaben von Triebwerken

A
  • Erzeugung von Vortriebskraft
  • Energiewandler
  • Umlenkung des Schubstrahls
    • STOL, VTOL
    • Schubvektorsteuerung
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Q

Leistungsdefinitionen

A
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3
Q

Innerer Wirkungsgrad

A
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4
Q

Äußerer Wirkungsgrad

A
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5
Q

Gesamtwirkungsgrad

A
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6
Q

Gesamtwirkungsgrad: Unterschied Jet und Propeller

A
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7
Q

Kolbenmotor früher

A
  • bis Ende des zweiten Weltkriegs vorherrschender Antrieb
  • meist Sternförmig
  • Nachteil:mechanisch aufwendiges System mit vielen beweglichen Teilen
  • Translation der Kolben muss in eine Rotation der Antriebswelle umgewandelt werden
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8
Q

Kolbenmotoren heute

A
  • Standard bei Sportflugzeugen
  • meist Boxermotoren
  • sehr häufige Nutzung unterhalb von 300KW
  • Bei nach FAR 23 zugelassenen Motoren kommt meist veraltete Technik zum Einsatz
    • Entwicklungsstand der 60er Jahre
    • hoher Verbrauch
    • hohe Zulassungskosten verhindern ständige Neuerungen
  • in den letzten Jahren Entwicklung von Dieselflugmotoren
  • In Ul teilweise Einbau von Standard-PKW oder Motorad Motoren
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9
Q

Geschichte des Strahltriebwerke

A
  • Entwicklung ab 1930
  • Rückstoßprinzip: Luft wird durch einen thermodynamischen Prozess im Triebwerk beschleunigt. Vortriebskraft wird durch die so entstandene Impulsdifferenz erzeugt
  • 1939 erstes Flugzeug mit Strahlantrieb
  • erst Antrieb mit Wasserstoff, dann mit Benzin
  • damalige Leistung: 4,5 kN (heute über 400kN)
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10
Q

Aufbau eines einfachen Strahltriebwerkes

A
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11
Q

Zweistrom-Strahltriebwerk

A
  • Ab Ende der 50er Jahre eingesetzt
  • erst geringes Bypass-Verhältnis lambda
  • heute üblich: 5…9 (A320neo: 12.5)
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12
Q

Vor- und Nachteile von ZTL

A

Vorteile:

  • Lärmreduzierung des Abgasstrahls
  • Kraftstoffersparnis (ca. 80% des Vortriebs wird durch den Bypassstrom erzeugt)

Nachteile:

  • höheres Triebwerksgewicht
  • Größere Baumaße —> Installationsproblem z.B. Bzgl. Der Ground Clearance
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13
Q

Wie wird der lambda-Wert berechnet?

A

lambda=äußerer Massenstrom/innerer Massenstrom

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14
Q

Aufbau eines Turbofan (ZTL = Zweistrom-Turbo-Luftstrahl-Triebwerk)

A
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15
Q

Vor- und Nachteile eines Turboprop (PTL)

A

Transport-, Kurz-, Mittelstreckenflugzeuge und Hubschrauber Schubanteile: Propeller ca. 90%, Jetdüse ca. 10%

Vorteile:

  • guter Vortriebswirkungsgrad
  • niedriger Verbrauch

Nachteile:

  • im Vergleich zum Turbofan limitiert durch niedrigere Reisegeschwindigkeit —> Blattspitzen erreichen durch hohe Umfangsgeschwindigkeit Überschall (Widerstand und Vibration)
  • mit steigender Geschwindigkeit stark sinkender Wirkungsgrad
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16
Q

Aufbau eines PTL

A
17
Q

Geared Turbofan

A

Im A320neo im Einsatz , Probleme bei Triebwerken mit immer höherem Bypassverhältnis

  • entweder Blattspitzen im Überschallbereich —> Stöße und Strömungsablösung
  • oder die Niederdruckturbine muss langsamer drehen —> Es werden mehr Stufen zur Verdichtung benötigt —> höhere Verluste und damit höherer Verbrauch

Abhilfe:

  • Einbau eines Getriebes zwischen Verdichter und Fan —>Verdichter kann mit optimaler Drehzahl arbeiten —>Fan dreht nicht zu schnell
  • Verbrauchssenkung um 10%-15% im Vergleich zu konventionellen Triebwerken
18
Q

Drei-Wellen-Triebwerke

A
19
Q

Aktuelle Trends beim Turbofan

A

Optimieren des Triebwerkkerns:

  • 15% höher belastete Einstufungen Hochdruckturbine (heute teilweise 2-stufig)
  • Achtstufiger Hochdruckkompressor statt heute 9-14 Stufen
  • Druckverhältnis im Kern von 15:1 bis 20:1 statt 11:1 -Bypass-Verhältnis von 9:1 statt 5:1
20
Q

Aktuelle Trends beim Turboprop

A

Prinzip: Verknüpfung der Leistungen eines Turbofans mit dem niedrigen Verbrauch eines Turboprop —> Turbofan mit außenliegendem Fan —> sehr hohes Bypass-Verhältnis

Vorteile:

  • hohe Kraftstoffersparnis möglich

Nachteile:

  • sehr hohe Lärmentwicklung
  • starke Schwingungen an der Struktur -> Verstärkung-> höheres Gewicht
  • Platzbedarf (benötigter Fan-Durchmesser für Single-Aisle Flugzeuge: 3,5-4,5 m)
  • Zuverlässigkeitsproblem durch variable Blattverstellung
21
Q

Wirkungsgrad UDF - CROR

A

UDF: Unducted Fan CROR: Counter Rotating Open Rotor

22
Q

Funktionsweise von Pulsstrahltriebwerken

A
23
Q

Vor- und Nachteile von Pulsstrahltriebwerken

A

Vorteile:

  • Einfache Bauweise, d.h. Kostengünstig
  • Betrieb bei kleinen Geschwindigkeitn und sogar im Stand möglich

Nachteile:

  • große Lärmentwicklung
  • hohe Hitzeentwicklung an der gesamten Struktur —> hohe Anforderungen an das Material
  • Lebensdauer insb. Von Flatterventilen sehr gering
24
Q

Pulse Detonation Engine (PDE)

A
25
Q

Triebwerk-Ratings

A
  • Unter Triebwerkleistungsstufen (Thrust ratings) versteht man den Schub, den ein Triebwerk bei bestimmten Betriebsbedingungen entwickeln darf
  • Ratings werden festgelegt, um das Triebwerk vor zu hohen Lasten zu schützen und somit die Lebensdauer zu verlängern
26
Q

Maximum Take-off Thrust

A
  • der maximale Startschub ist der höchste zur Verfügung stehende Schub
  • bedingt durch die hohe Belastung existiert hierfür eine zeitliche Einschränkung
  • für Normalstart nicht länger als 5 min
  • bei Triebwerksausfall kann dieses Setting auch für 10 min genutzt werden
27
Q

Go-around Thrust

A
  • grundsätzlich im Betrag identisch mit dem Maximum Take-off Thrust
  • Beim Durchstarten hat das Flugzeug bereits eine gewisse Geschwindigkeit —> anderes Druckverhältnis um TW
  • zeitlimitierung identisch zum Maximum Take-off Thrust
28
Q

Maximum Continuous Thrust (MCT)

A
  • für den Fall des Triebwerksausfalls vorgesehen
  • Notfall-Setting und liefert maximalen, zeitlich unlinmitierten Schub
  • auf einen einzigen Flug beschränkt. Danach auf jeden Fall Wartung
29
Q

Maximum Climb Thrust (MCLT)/ Maximum Cruise Thrust (MCRT)

A
  • Schubniveau für den „normalen Steig-bzw. Reiseflug
  • liefern jeweils den maximalen Schub für jeweilige Flugphase
  • unterliegen keinem Zeitlimit
  • diese Settings nicht zertifiziert, sondern werden vom Hersteller angegeben
  • für Piloten dennoch bindend
30
Q

Schubkurven für den Reiseflug

A
31
Q

Ramjet

A
32
Q

Anwendung des Impulssatzes auf den Auftrieb

A

Flugzeugbau 1 (15 decks)

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