Strahltriebwerke

Fragen zur VL von prof Vogeler an der TU Dresden

Fragen zur VL von prof Vogeler an der TU Dresden


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Flashcards 87
Language Deutsch
Category Technology
Level University
Created / Updated 08.02.2020 / 16.02.2020
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https://card2brain.ch/box/20200208_strahltriebwerke
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Was ist die Aufgabe des Sekundärlustsystems? Wie ist es aufgabaut?

Versorgung der Maschinenkomponenten mit Sperr- und Kühlluft . Aufbau= Abzapfstellen an passenden (Druck) Punkten und Leitungen zu Bestimmungsort

Welche Grundelemente Des SES sind bekannt?

Rohr, Schlitz, Dichtung (Labyrinth), Wellenabdeckung, Seitenwandraum

Wie kann im SES Arbeit der Strömung hinzugefügt/ ihr entzogen werden + Beispiel?

Änderung der Umfangskomponente, Schleppwirkiung durch Grenzschicht, Erwärmung der Luft z.B. Nach innen führende Absaugung

Skizzieren Sie die Möglichkeit, durch skalieren aus einer Gasturbinenanlage mit einer Drehzahl von

50Hz- eine 60Hz- Maschine abzuleiten? Was sind die Konsequenzen? 

Änderung der Drehzahl auf 60 Hz--> Ähnlichkeit soll erhalten bleiben --> Verkleinerung im Maßstab:n/n0=l0/l=Wurzel(p/p0)

Welche Auslegungsgrößen bleiben erhalten?

An^2, Drehzahl und Geometrie bleiben im Verhältnis gleich

BK bleibt kosntant

Auf Bauraum, engste Querschnitte und Wandstärken achtn

Welche Größe muss man sich unbedingt noch einmal ansehen nach dem Skalieren?

Wandstärken wegen Wärmeübergang und Hinterkanten + Bolzen, Dichtungen Wirkungsgrad

Warum haben große Turbomaschinen etwas bessere Wirkungsgrade und etwas mehr spez. Leistung als

skalierte kleine?

Weil Spalte und Toleranzen (Rauhigkeiten) oft absolut bleiben d.h. verhältnismäßig kleiner + weniger Wandfläche

Wie verhalten sich die Wärmeübergänge bei der Skalierung?

Temperaturen bleiben weitgehend gleich d.h. Wärmeübergang muss bei kleinster (geplanten) Anlage noch möglich sein

Re Zahlen ändern sich --> Nu Zahlen auch da Rest konstant --> Wü ändert sich

Was ist die Grundlage des AN2- Kriteriums und wie ist es anzuwenden?

AN2 Kriterium ist an der am Stärksten durch Zug belasteten Schaufel/Stufe zu vergleichen --> gutes Vergleichkriterium ist proportional zu Spanung aber nicht gleich da mit A0*N0^2 gebildet-> uabhängig von tats Geometrie

Erläutern Sie den Begriff Heat Rate.

= 1/eta_th == eingesetzte Energie / Leistung

Welche Komponentengruppe kann bei einer ZTL Familie skaliert oder fast gleich gehalten werden?

Warum?

Kern TW--> Strömung bleibt gleich (ähnlich) kein großer Ingenierusaufwand nötig aber durch kleine Anpassungen Leistungsänderung möglich (Fan/ Booster) 

Worauf ist von Beginn der Entwicklung einer solchen ZTL- Familie zu achten?

Familiengedanke, Flugzeug/ Kraftwerk, Einsetzbarkeit/machbarkeit an größer bzw. kleinster Maschine beachten

Welche Kräfte wirken neben dem Schub auf das Flugzeug:

beim Start

beim Steigen

beim Gradeausflug

beim Start: Rollreibung, Trägheit, Wind/ Luftwiderstand beim Steigen Gravitation, Widerstand, Trägheit, Druckunterschied beim Gradeausflug: Widerstand, Winde

Welche Parameter beeinflussen die Startstrecke?

Gewicht, Umgebungstemperatur/ Druck, Feuchtigkeit, Schub, Polare

Was beeinflusst den Widerstand des Flugzeugs?

Polare, Anstellwinkel --> Flughöhe/Luftdichte

Was geht jeder Neuentwicklung in der Triebwerksindustrie voraus?

Marktanalyse, Wettbewerbsvergleich, Familiengedanke

In welche Phasen kann ein solches Entwicklungsprojekt eingeteilt werden?

0Technologiedefinition, -aquisition 1Machbarkeitsstudien / Konzepte 2 Konzeptausarbeitung und Detailliertes Design 3 Produktentwicklung 4 Herstellung und Vertrieb 5 After Market / Service 6Entsorgung

Was sind die treibenden technischen Parameter bei einem Triebwerksneuentwurf?

Kompressionsverhältnis, Tt4 erhöhren --> Materialien (Temperatur), im Endeffekt Effiezienz, eta_$

Was verstehen Sie unter der Projektspezifikation (Pflichtenheft)?

Wie kommt sie zustande?

Aufzählung alle Produktspezifikationen die zu erfüllen sind. Entsteht durch Marktanalyse, Stand der Technik, Forschungsziele und Kundenwünsche

Skizzieren Sie die Festlegung des Auslegungspunktes für eine Triebwerksentwicklung

Auslegungspunkt abh. von Mission (Langstrecke, Kurzstrecke, militärisch)--> Def von Bedingungen und Leistungen sowie Effizenzanfprderungen

Welche Argumente, außer den technischen, fließen in die Entscheidungen mit ein?

Politische/Gesetze, Umwelteinflüsse, Kosten, Design (nichts komplett untypisches), spez Kundenwünsche +Erfahrungen durch MRO

Welche Schadensmechanismen kennen Sie bei Gasturbinenschaufeln? 

Korrosion, Wärmespannungen, Schwingungen, Oxidation + LCF, HCF, Kriechen

Was hat Einfluss auf die Lebensdauer?

nur pl. Verformung durch An- und Abschalten (LCF, vorne) Umgebungseinflüsse + Chemie (vorne), HCF+ Entwindung(hinten)

Welche Belastungen bewirken Kriechen, LCF, HCF?

Kriechen: pl Verformung durch Zug/ Entwinden und Gaskräfte, LCF An und Ausschalten (mech+ thermisch), HCF Durchlauf von Brennern und Druckgebiete von stromauf(LE) und Stromab (pumpen, sperren) + Resonanzen

P=T/1000*(16,5*lg [tl])

Larson-Miller-Gleichung: Temperatur Zeitfestigkeit

Wesentliche Anregungen für Schaufelschwingungen?

Drehzahl, Brennerdurchlauf + Zuströmung, stoch Quellen, Selbstanregung

Wie wird verhindert, dass es zu HCF Schäden kommt?

Resonanzfeste Auslegung bis zu hohen Frquenzen, Mid-SPan Shroud, Sperrbereiche, Einspannmoment--> schräge Schaufeln-> Schaufeln nicht exakt gleich --> unterschiedene EF

Campbell Diagramm?

Darstellung der EF, Verschiedener Ordnung und den Drehzahlen, Wegen Temperatur und Dehnung vergößern sich die EF

Warum ist die Konzeptphase eines Projekts die wichtigste überhaupt?

Größter Einfluss auf Kosten, da viele Freiheiten im Design und große Ausiwrkungen auf später (Familiengedanke, Realisierbarkeit etc)

Was sind die entscheidenden Betriebspunkte bei der Auslegung eines Triebwerks?

Abhängig von Mission aber Leistung muss in jedem Fall passen (Start, Reise, Steigen) Definition des Optimums wichtig--> Familiengedanke beachten

 

Welche anderen Gesichtspunkte sind in der Konzeptphase außerdem wichtig?

Umwelt, Gesetze, Zukünftige Entwicklungen (Familiengedanke) Wartung, Kommunalität, Garantierte Leistung, Fertigbarkeit, Kosten, Off-Design Punkte für Effizienz und Machbarkeit)

 

Welche Behörden und Institutionen haben Einfluss auf die Entwicklung und die Zulassung von

Luftfahrttechnologie?

FAA, EASA--> Leistungsdaten z.B. Triebwerksausfall, min Steigwinkel etc

ACARE, ACAO --> Umweltbeschränkungen, Lärm, NOx, CO etc

Stellen Sie die Gleichungen für die Berechnung der spez. Verdichterleistung und Turbinenleistung einmal mit dem

isentropen und einmal mit dem polytropen Wirkungsgrad auf.

Verdichter: dht_is=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)-1]*1/eta_is

dht_pol=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)*1/eta_pol-1]

Turbine: dht_is=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)-1]*eta_is

dht_pol=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)*eta_pol)-1]

Erklären Sie den Unterschied zwischen dem polytropen und dem isentropen Wirkungsgrad einer

Verdichtung / einer Expansion

polytrop = realer, verlustbehafteter Prozess , isentrop idealer, reversibler Prozess. ht-Diagramm

Skizzieren Sie das Schaltbild für einen vereinfachten Gasturbinenprozess mit Kühlluft und

Leckageströmen.

Wo ist der Unterschied zwischen einer Wellenleistungsmaschine und einem Strahltriebwerk?

Bei Leistungsmaschine Leistungsabnahme auf ND Welle

Bei TW Schub

Stellen Sie für den Prozess einer Wellenleistungsmaschine die Gleichungen für eine Leistungsbilanz

über Verdichter, Turbine und Brennkammer auf.

Wie bestimmen Sie den isentropen thermischen Wirkungsgrad des Prozesses?

Pnutz+Pverd+Pverl=PTurb 

eta_is= Pnutz+Pverd/PTurb 

Warum ist der resultierende Wirkungsgrad der Anlage selbst dann kleiner als 100%, wenn die

Komponentenwirkungsgrade idealisiert zu 100% angenommen würden?

Turbinenaustrittstemperatur ungleich Eintrittstemperatur

nur sehr schwer nutzbar--> nicht für Triebwerke, wenn dann Kraftwerke

Welche Größen haben Einfluss auf die Stoffwerte cp und R des beteiligten Gases?

Beschreiben Sie die Bestimmung des mittleren cp für eine Zustandsänderung von 1 nach 2 auf der

Basis der Enthalpieänderung

R(beta +evtl Temperatur bei Erdgas)

cp(T1,T2,beta) 

cp=\(\int_{1}^{2}cp(Tt_i,beta)/(T2-T1)\)

Wie wirkt sich bei konstantem Brennstoffverbrauch eine Veränderung im Kühlluftverbrauch auf die

Heißgastemperatur am Turbineneintritt aus? Begründen Sie Ihre Antwort.

Je niedriger m_KL desto geringer Tt4, da mehr Luft zum Kühlen in BK eintritt und beta sinkt --> weniger Temeraturerhöhung

 

Beschreiben Sie die Bedeutung des reduzierten Massenstroms

bei gesperrtem Querschnitt stellt sich neuer Massenstrom (reduzierter m) ein, relevant für Auslegung und Betriebpunkt/verhalten