LFA 2 und spez. Kapitel

Optimum für höhere Druckverhältnisse benötigt höhere Temperaturen, und ist nötig für große BPR --> senken Lärm und Emissionen, Außerdem Entwicklung stetig und für alle Technologien relavant da Kern TW

1. Alle Elemente Numerieren; Apparate, Knoten

2. Typen fetslegen: Eintritt, Austritt, Mischen

3. Netwerkmatrix aufstellen + Definition Durchströmrichtung

4. Startlösung aufstelen z.B. dpt:v=0--> Massenstromnilanz

5. alle Startmassenströme berechnen

NU_l ist proprotional zu Re

Kühlluft wird über Löcher nach außen transportiert und legt dabei einen schützenden Luftfilm um das Metall der Schaufel --> Schaufel sieht geringere Heissgastemperatur + Kühlluft wird für Film weiterverwednet --> nur sehr wenig bis garkein zusätzlicher Luftverbbrauch + weniger Wärmespannungen in Schaufel

Aber kompliziert: richtiger Druckunterschied und Lochabstand für geschlossenen aniegenden Kühlluftfilm + Gute Geometrie und Lochgröße um zusetzen durch Staub zu vehrindern

Eingesetzt bei Turbinenschaufelvorerkanten, Luft gelangt durch viele kleine Löcher nach außen und legt sich um die Schaufel

entspricht der Filmeffektivität und wird pro Loch angegeben

Nur mit gutem konv. System sinnvoll, wenn Kühlwirkungsgrad eta_c konvektiv =0 und verbauchte Kühlluft des konv. Systems ist für Filmkühlung noch gut

eta_c steigt an, da bereits erwärmte Luft zusätzlich den Film gewährliestet und soe die Heissgastemperatur die das Material sieht abnimmt

GT: 0,7-0,8mm, TW 0,4-0,5mm

Herstellung durch Lasererosion

Themral Barrier Coating = kermaische Schutzschicht auf Schaufel die extrem schlechte WL hat.

Benötigt metallsiche Bond Coat auf Schaufel 

Aufbringen über Plasma Spray

Kunstgröße für besseren Vergleich PTL/ZTL

Propeller und Stehlleistung werden zur Wellenleistung addiert

für optimiertes PTL ist c9 =c0 und damit die Stahlleistung praktisch 0. Der Untrschied der beiden Wirkungsgrade ist, dass beim Vortriebswirkungsgrad die Strahlleistung mit einbezogen wird.

der Unterscheid zwischen Nutz und Äquivalenzleistung ist, dass bei der Äquivalenzleistung der Strahlanteil mit drin ist, da dieser aber nahe 0 ist, gibt es hier kaum einen UNterschied. 

Im Auslegungspunkt soll möglichst viel Schub über den effizeinten (weil geringe Ulenkung und langsame Geschwindigkeit) Propeller erzeugt werden. Somit muss möglichst viel Energie aus dem Kern TW in den Propeller gehen und die Turbine nimmt maximal viel Leistung aus dem Strahl bis c9 = c0.

Je höher die Fluggeschwindigkeit, desto schneller muss ein Propeller oder Fan drehen und somit entstehen höhere Blattgeschwindigkeiten was zu aerodynamischen Verlusten führt. Zudem ist die Kompression bei hohen Machzahlen nicht mehr durch Verdichter nötig sondern entsteht durch Staudruck. der Propeller hat daher auch außen einen Geringeren Anstellwinkel als innen 

Bi=a_HG*s_w/lambda

Vergleich WÜ in GS und in Wand

Maß für Temperaturgradient in Wand

je höer BI, desto mehr Wärme wird in Wand verbraucht -_> bessere TBC

Single Passage

Multi Passage

Multi Passage mit Rippen, Dimples, Pinfeld

Prallkühlung

nur Film -_> eta_c 0,9...1

nur TBC--> eta_c 1,1...1,2

Film + TBC--> 1,4...1m5

Al hilft gegen Oxidation, Cr gegen Korrosion

Nickel ist gut gegen Zundern, Cr gegen Heisgassoxidation

Viele Löcher = viele Staupunkt, dadurch sehr viel Wärme aus Wand holbar

Kennfelder zeichnen: relevant beim Verdichter sind Pump und Schluckgrenze bei Turbine die Duchsatzgrenze wegen Sperren

um Betriebszustände erreichen zu können müssen beim Anfahren die Betriebsgrenzen eingehalten werden, da Laufradgeometrie fix ist müssen über diese Instrumente die Geschwindigkeitsdreiecke angepasst werden

red Massenstrom gibt Verhältnis vor. Da bei weiterer Temperaturerhöhung die Gescwindigkeit weiter Steigen würde, dies aber nicht über M=1 möglich ist, steigt der Druck an

verh: m.*Wurzel(Tt4)/A*pt

Höherer spez. Schub bei geringem bzw gleichem Bauraum möglich durch höhere Belastung der einzelnen Komponenten bzw Belastung näher an Optimum da 2 Drehzahlen statt einer --> sehr praktisch, da Tt4 materialabhängig und für Pi_t existiert Optimum (Tt4), höhere Umlenkung führt aber zu Verlusten, Höhere Drehzahl führt zu Blattspitzenverlusten

Entkopplung Hoch und Niederdruckteil --> 2 Drehzahlen möglich, da sonst Niederdruckteil Drehzahl vorgibt

NDV bzw Fan, da dieser die Arbeit für die NDT vorgibt, über thermodynamische Kopplung ist diese mit der HDT gekoppelt und auch der HDV muss das noch fehlende Druckgefälle leisten

Drehzahlen der HD und ND welle sind miteinander verbunden, da red. Massenstrom sich einstellt und durch das ganze TW gilt + außerdem gelten Konti, Isentropenbeziehungen und Bernoulli bzw Impulssatz

Dort stellt sich M=1 ein und der Querschnitt sperrt, da dieser zu klein ist, reicht der red. Massenstrom nicht aus um an den beiden anderen relevanten ( üblicherweise gesperrten) Querschnitten 4 und 8 für M=1 zu sorgen, das TW arbeitet ineffizient und es kommt im schlimmsten Fall zu einem Überschreiten einer Betriebsgrenze ( Schluckgrenze) im Verdichter

thermodynamische Kopplung: Mred stellt sich im Normalfall ein und sorgt für ein fixes Drehzahlverhältnis abh von Geometrie, da a =Delta( c_u*U) ist und U direkt von Drehzahk und Gemetrie abhängt ist das Verhöltnis fix

Mit steigender Kompression steigt zunächst einmal der Schub bzw. die Effizienz der Verbrennung an, daher lohnt es sich das Kompressionsdruckverhöltnis zunächst zu erhöhen, da jedoch zwangsweise auch die Temperatur mit der Kompression ansteigt, bleibt nur ein bestimmtest Fenster für die Temperaturerhöhung übrig, da Tt4 durch das Material vorgegeben ist. Zudem verbaucht die Turbine mehr Energie um ein höheres Pi_k im verdichter anzutreiben. Nach dem Optimum, kann somit also nicht mehr Temperatur in der Brennkammer erzeugt werden sondern weniger und die Turbine verbraucht mehr Energie

Pi_k= const= Pi_E*Pi_Stau*_Pi_V

Pi_e sinkt leicht mit M aber Pi_Stau steigt stark, somit muss Pi_V sinken, aerodynamisch gesehen, kann der geometrisch fixe Verdichter auch nicht mehr Verdichten, da er sonst seine Betriebgrenzen erreichen würde 

Verdichter ist Verlustbehafttet--> Tt3 ist höher als bei isentropem Verdcihter

Durch höhere Machzahl sinkt bei konstanten Pi_k das nötige Verdichterdruckverhältnis,--> Tt3 sinkt

Da Tt4 weitherin Optimum hat und durch Material vorgegeben ist bleibt Tt4 konstant aber der Brennstoffmassenstrom kann erhöht werden--> Höhere Energiezufuhr

Pi_V optimal nimmt mit steigenden Flugmachzahlen ab, bis hin zu Pi_v = 1 daher dann kein Verdichter mehr nötig--> StaustrahlTW (auch ohne Turbine)

Weitere Wärme kann zugeführt werden und somit der spez. Schub erhöht werden, nicht in BK möglich da Tt4 begrenzt, Nachbrenner hat aber extrem schlechten Wirkungsgrad

A8 ist bereits ohne Nachbrenner gesperrt und gibt Mred vor, wenn nun Nachbrenner eigeschaltet wird, dann steigt m* und Tt an und somit würde sich der Druck in A8 und davor erhöhen da ja bereits gesperrt. A8 muss also vergrößert werden und A9 muss also die neue Schubdüse für den Nachbrenner sein und somit auch verstellbar.

Weil Fan wird von NDT angetrieben, diese nimmt so lange Arbeit aus Strömung bis kein Restschub aus ETL mehr verfügbar ist. Der Fan sorgt dann für Effizenteren Schub als das Kern TW, da Luft direkt Schub erzeugt

Technologie = besser emAterialien und Kühllufttemoearatur --> höhere Tt4 oder weniger Kühlluft dadurch mehr Arbeit an Fan übertragbar bei gleich effiuentem Betrieb

Turbinen und Verdichter haben bestimmte Kennfelder, diese sind durch die Geometrie und die Materialien vorgegeben/ Begrenzt. Durch die mechanische und thermodynamsiche Kopplung arbeiten diese Komponenten Zusammen auf Bestimmten Drosselkurven. Das Betirebsverhalten der HD Welle ist somit eine Betriebslinie und nicht Abhängig von den Auslegungsparametern der ND-Welle. Die Eintrittsgrößen bestimmen den Betriebspunkt

nur Geringe Erhöhung mit mehr NDT Leistung möglich, sonst muss Tt4 erhöht werden um mehr Leistung umsetzen zu können. Im Fan selbst durch aerodynamische Gestaltung und Anpassung der Drehzahl kann das Fandruckverhältnis erhöht werden es ist aber eher eine Bypassvergrößerung sinnvoll, da somit geringere Aerodyn. Verluste

Durch optimierung ist höhere Tt4 möglich, zusätzliche Leistung in Fan investieren und Bypassverhältnis erhöhen, somit steigt zwar die ben. Leistung im ETL und somit der spez Brennstoffverbrauch dort an, der Fan holt dieses jedoch durch seine effizientere Schuberzeugung wieder raus