LFA 2 und spez. Kapitel

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

Durch Gestaltung des Fans und seines Druchverhältnisses gibt er die NDT Leisutng vor und einen Teil der Verdichterarbeit, es ergibt sich ein Optimum für die Aufteilung NDV/HDV und NDT / HDT

Komponenten sind sehr teuer und aufwändig neu zu entwickeln, somit lohnt es sich die Skalierbarkeit und erweiterbarkeit der Triebwekre uu nutzen, so können einerseits Flugzeugtriebwerke auch als Kraftwerksturbinen eingesetzt werden aber primär kann ein bestehndes TW durch kleine Veränderungen im Kühlsystem und neue Materialien mit einem Nebenstrom ausgestattet werden und so günstig verschiedenen Leistungsklassen bedienen. Beispiel F101 2 Wellen ETL wird zu CFM56: weiterentwickeltes TW mit F101 als Kern und zusätzlichem Nebenstrom. oder RB 211 Großraum TW mit sehr ähnlichem Kern und verschiedenen Bypassverhöltnissen je nach Schubklasse

Kühlung und Sperr+ Leckageluft, Kabine, Heizung

Bild

p=m.*a

Je mehr Kühlluft, desto weniger Luft nimmt an Verbrennung Teil, deswegen sinkt m., Anteil Verdichtung und Turbine gleicht sich etwa aus, Wirkungsgrad wäre dann auch kleiner aber eig höher mit höherer Tt4

wenn p=const muss Tt4 sinken ohne kL--> geringere Eff/ Technlogie--> mehr Verluste aber auch weniger HCO,Co 

wenn Tt4 hoch steigt NOx

Schlitz Rohr Blende--> Transport, Leitung

Spalt

Bohrung

Ventil

Seitenwandraum/ Wellenabdeckung

Dichtung--> Abdichten

Düse, Diffusor-> Beschleunigen, Verzögern

rot. Hohlräume

--> verursachen alle Totaldruckverlsute

Erwärmung, eig überall, primär aber in BK

Beschl, Verzögern--> Düse, Diffusor und rot. Bauteile über Radienänderung

Verwriebeln,--> GS Schleppwirkung, Seitenwandraum/ 

Apparate, Knoten, Maschen

K=delta p_t/0,5*rho*c_r^2  c_r = Ref--> angeben

auch möglich über Verlusthöhe, und lambda aus Nikuradse

allg: delta p_tv=f(Re,Geometrie, Rauhigkeit)--> aus Versuchen

Gleiche Größenordnung von D_hyd und tats Durchmesser (U/A^3)hyd=(U/A^3)tats

Vor Allem bei lam. Strömung

je unrunder der reale Querschnitt desto größer die Abweichung

--> Nikuradse Diagramm, lam/ turbulente Strömung unterscheiden, Re beachten, Rauhigkeit beachten

offener Diffusor (unterer) vs geschlossener Diffusor (oberer) hat zusätzlich den (...)-(A1/A2)^2 Term

eta_D=c_p*1/[1-(A1/A2)^2]

unterer DWG: bei offenem Diffusor pt2=p2 kein dyn Anteil: eta_Du= [1-(A1/A2)^2]*eta_D

oberer DWG= eta_Do=Eta_Du-(A1/A2)^2

c_D=m_punkt/m_punkt,th  gut messbar bzw Berechenbar, of so angegeben

Verlsut primär durch engsten Querschnit = Vena Contracta Cc=Av/A2

Arbeit wird durch Radienänderung übertragen, a=c_2^2-c_1^2

Strömung mit Geschwindigkitsdreiecken wie bei Verdichter

Ankippen der Bohrung/ Borhungswinkel

Länge d Bohrung

Einströmdurchmesser

Einlauf, Rohr, Düse