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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 04.04.2021 / 16.07.2021
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Nennen Sie 4 Manöver, die zum stationären Betrieb von Fluggasturbinen gezählt werden.

Cruise
Steigflug
Sinkflug
Holding

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Was führt zu einer geringeren Steigung (zum flacher werden) der Turbinenschlucklinien bei einem Einwellen-Einstrom-Turbostrahltriebwerk?

Vergrößern des Turbinen-Leitschaufelquerschnitts
Abblasen von Luft aus dem Verdichter
Verkleinern des Druckverlusts in der Brennkammer
Verkleinern des Brennstoff-Luft-Verhältnisses

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Gegeben ist das Kennfeld eines Einwellen-Einstrom-Turbostrahltriebwerks. Um die Darstellung übersichtlicher zu gestalten, wurden die Isolinien für den isentropen Wirkungsgrad nicht abgebildet. Im Kennfeld sind die Linien des konstanten Drehzahlparameters und die Stabilitätsgrenze sowie die Betriebspunkte A bis D dargestellt. Die Betriebspunkte A bis D wurden im Boden-Standfall erreicht. Im Höhenfall sinkt der Wirkungsgrad des Verdichters aufgrund von Reynoldszahl-Effekten dramatisch ab. Der Wirkungsgrad der Turbine bleibt jedoch konstant. Die erste Laufschaufelreihe der Turbine und der engste Querschnitt der Düse seien in allen Betriebspunkten kritisch durchströmt.
1. Zeichnen Sie die Turbinenschlucklinien für die Betriebsfälle A bis D im Boden-Standfall.
2. Skizzieren Sie die Betriebslinie für den Höhenfall und bezeichnen Sie die zu A bis D gehörigen Betriebspunkte im Höhenfall mit A', B', C' und D'.
3. Welche Schwierigkeit resultiert daraus?

1. Turbinenschlucklinien: Geraden von Nullpunkt durch Betriebspunkte
2. EInzeichnen Betriebslinie Bodenstandfall: Verbindung von A bis D. Die Betriebslinie im Höhenfall sieht aus wie die Betriebslinie im Bodenfall nur parallel nach links verschoben. Die Punkte A' bis D' ergeben sich aus den Schnittpunkten der Turbinenschlucklinien aus Aufgabe 1 und der neuen Betriebslinie im Höhenfall
3. Die Betriebslinie schneidet bei weitem Verschieben nach links die Stabilitätsgrenze

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Unter welchen Voraussetzungen arbeitet die Turbine eines Einwellen-Einstrom-Turbostrahltriebwerks in einem fixen Betriebspunkte?

Konstantes Verdichterdruckverhältnis und Konstanter Massenstromparameter (?)

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Das Kennfeld ist mit sogenannten "reduzierten Parametern" dargestellt. Welche Einschränkungen ergeben sich daraus und was ist der Grund dafür?

Das Kennfeld gilt nur für eine Turbine mit genau definierter:
- Geometrie
- Umgebungsbedingungen
- Fluid

Die Parameter sind keine "echten" Ähnlichkeitsgrößen mehr, sondern dimensionsbehaftet.

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Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es zur Konfiguration  eines Turbinen-Prüfstands?

1. Vor der Turbine befindet sich ein Verdichter, mit dem das Druckverhältnis eingestellt werden kann. Die Turbine entspannt auf Umgebungsdruck.
2. Die Turbine saugt aus der Umgebung an, hinter ihr befindet sich ein Verdichter mit dem das Druckverhältnis eingestellt werden kann.
3. Eine Kombination aus den ersten beiden: Verdichter vor und hinter der Turbine.

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Erläutern Sie anhand einer Skizze eines Verdichter-Kennfelds, wie der Betriebspunkt des Verdichters am Verdichter-Prüfstand eingestellt werden kann.

Über einen Motor am Verdichter kann die Drehzahl eingestellt werden und über die Drossel das Druckverhältnis. Darüber kann jeder Punkt im Verdichter-Kennfeld angefahren werden.

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Aus welchem Grund werden im Verbindung mit Nachbrennern meist variable Düsen verwendet?

Der Einsatz des Nachbrenners hebt die Betriebslinie an, mit der Gefahr, dass diese über die Stabilitätsgrenze steigt. Das kann mit der Düsenöffnung kompensiert werden.