Turboflugtriebwerke Fragenkatalog
Fragenkatalog zum Fach Turboflugtriebwerke
Fragenkatalog zum Fach Turboflugtriebwerke
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 66 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 13.08.2016 / 01.04.2021 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/turboflugtriebwerke_fragenkatalog
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| Intégrer |
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1) Wie lässt sich der Betriebsbereich von Turboluftstrahltriebwerken beschreiben?
- durch das Höhen-Machzahl-Diagramm
- durch die Temperaturenvelope
- durch die erwarteten Flugmissionen
2) Wodurch wird der Betriebsbereich von Turboluftstrahltriebwerken festgelegt?
- durch den Betriebsbereich der erwarteten Anwendungen (Flugzeuge)
- der Betriebsbereich des Triebwerks muss zumindest den Betriebsbereich des Flugzeuges abdecken
3) Wo finden Sie Aussagen zum Betriebsbereich von Luftfahrtantrieben?
- in den einschlägigen Regularien der Luftfahrtbehörden
- in Europa ist das die EASA
- die Vorschrift für Strahlantriebe ist die EASA CS - E
4) Wie wird der Betriebszustand eines Triebwerks festgelegt?
- durch die Flugbedingung, d.h. Höhe, Umgebungstemperatur, Flugmachzahl
- durch die Schubhebelstellung, ausgedrückt durch einen geeigneten Regelparameter
- durch den Zustand des jeweiligen Triebwerks (Alter, Verschmutzung, Produktionstoleranzen)
5) Welche thermodynamischen Größen resultieren aus Höhe, Umgebungstemperatur und Flugmachzahl?
- \(p_0, T_{t0}, p_{t0}\)
- das sind die Randbedingungen für den thermodynamischen Arbeitsprozess
6) Welche Ähnlichkeitskenngrößen sind für eine Ähnlichkeitsbetrachtung von Turboluftstrahltriebwerken zu berücksichtigen?
- Machzahl
- Reynoldszahl
7) Wie lässt sich die reibungsbehaftete, adiabate Strömung in einem Rohr konstanten Durchmessers im h-s-Diagramm darstellen?
- durch die Fanno-Linie
8) An welcher Stelle werden Rohre gegebenenfalls kritisch durchströmt?
- am Rohrende
9) Welche Ähnlichkeitskenngrößen sind für die Strömung in einem Triebwerkseinlauf von Bedeutung?
- Flugmachzahl
- Machzahl am Fan-Eintritt bzw. im engsten Querschnitt des Einlaufs
10) Skizzieren sie ein Ähnlichkeitskennfeld für den Unterschalleinflauf eines modernen Verkehrsflugszeuges. Bezeichnen Sie die Achsen und Linien.
11) Warum beobachtet man bei Nebenstromtriebwerken im Windmühlenbetrieb sehr hohe Nebenstromverhältnisse?
- der Fan rotiert wie eine Windmühle
- der Strömungswiderstand des Nebenstromkanals ist gering
- der Strömungswiderstand der Kernstroms ist hoch
12) Wie lässt sich modellhaft ein ähnlicher Betriebspunkt einer Turbomaschine beschreiben?
- im Strömungskanal herrschen ähnliche Machzahlen
- die Anströmwinkel der Relativgeschwindigkeiten sind für die Rotoren ähnlich
- die Anströmwinkel der Absolutgeschwindigkeiten sind für die Statoren ähnlich
13) Welche Annahmen wurden bei der Herleitung der idealen Kennlinie einer Verdichterstufe getroffen?
- konstanter mittlerer Radius
- konstanter Abströmwinkel \(\beta_2\)
- inkompressible Strömung (\(c_{ax1}/c_{ax2}=const.\))
- konstante Umfangsgeschwindigkeit
14) Welche Aspekte führen zu der nicht idealisierten Kennlinie einer Verdichterstufe?
- endlich viele Schaufeln
- Verluste durch benetze Oberflächen und Ablösungen
- Falschanströmung
15) Welche Ähnlichkeitsparameter entsprechen der Druck- und der Volumenzahl?
- spezifische Leistung oder Druckverhältnis äquivalent zur Druckzahl
- Massenstromparameter äquivalent zur Volumenzahl
- Beide Paramter sind über die Umfangsmachzahl mit \(\psi\) und \(\varphi\) gekoppelt
16) Skizzieren Sie das Kennfeld einer Verdichterstufe. Bezeichnen Sie die Achsen und Linien. Zeichnen Sie die Betriebsgrenzen ein.
17) Skizzieren Sie die Drehzahllinie in einem Verdichterkennfeld. Zeichnen Sie Betriebspunkte ein und zeichnen Sie die dazugehörigen Geschwindigkeits- dreiecke an einem Rotor.
18) Zeichnen Sie die ideale und nicht ideale Kennlinie einer Turbinenstufe. Bezeichnen Sie die Achsen und Linien.
19) Zeichnen Sie das Kennfeld einer typischen Hochdruckturbine. Bezeichnen Sie die Achsen und Linien.
20) Zeichnen Sie das Kennfeld einer typischen Niederdruckturbine. Bezeichnen Sie die Achsen und Linien.
21) Zeichnen Sie das Blockdiagramm eines Verdichterprüfstandes. Bezeichnen Sie dabei die Messebenen und Elemente des Prüfstandes.
22) Wie kann der Betriebspunkt eines Verdichters im Versuch eingestellt werden?
- durch Regelung der Drossel kann das Druckverhältnis über den Verdichter vorgegeben werden
- durch Regelung des Motors kann der Drehzahlparameter vorgegeben werden
23) Ein Verdichter wird im Flug in großer Höhe und am Prüfstand unter Boden-Standbedingungen bei identischem Drehzahlparameter und Druckverhältnis betrieben. Ist der Massenstrom [kg/s] im Flug und im Versuch gleich?
- Nein.
- Der Massenstromparameter (!) ist im Flug und im Versuch gleich.
24) Ein Verdichter soll am Prüfstand untersucht werden. Die Begrenzungen des Prüfstandes lassen aber einen Versuch in Originalgröße nicht zu. Der Prüfling wird daher im Maßstab 1:2 aufgebaut, also verkleinert. Es soll ein ähnlicher Betriebspunkt untersucht werden. Wie groß sind einzustellende Drehzahl und Druckverhältnis? Wie groß ist der resultierende Massenstromparameter?
- die Drehzahl ist doppelt so hoch zu wählen
- das Druckverhältnis ist identisch zu wählen
- der resultierende Massenstromparameter ist im Versuch viermal kleiner
25) Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es zur Konfiguration eines Turbinen-Prüfstandes?
- Ansaugen aus der Umgebung und Absaugen am Austritt der Turbine
- Verdichten der Umgebungsluft und Entspannung der Turbine auf Umgebungsdruck
- Kombinationsbetrieb mit Verdichtung vor der Turbine und Absaugen am Austritt der Turbine
26) Was muss bei der Prozessführung eines Turbinenversuchs immer vermieden werden?
- Kondensation der Luftfeuchte
- der Phasenübergang bei Kondensation verfälscht das Ergebnis
- es könnte Vereisung am Ende des Triebwerks auftreten
27) Zeichnen Sie das Blockschaltbild eines Turbinenprüfstandes bei dem aus der Umgebung Luft angesaugt wird und nach dem Prüfling abgesaugt wird. Bezeichnen Sie dabei die Messebenen und Elemente des Prüfstandes.
28) Zeichnen Sie das Blockschaltbild eines Turbinenprüfstandes bei dem der Prüfling auf Umgebungsdruck entspannt. Bezeichnen Sie dabei die Messebenen und Elemente des Prüfstandes.
(Vorschlag von Jan)
29) Zeichnen Sie das Blockschaltbild eines Turbinenprüfstandes mit Kombi- nationsbetrieb. Bezeichnen Sie dabei die Messebenen und Elemente des Prüfstandes.
(Vorschlag von Jan)
30) Wie kann der Betriebspunkt einer Turbine am Prüfstand eingestellt werden?
- Durch Regelung des Verdichters kann das Druckverhältnis über die Turbine vorgegeben werden
- Durch Regelung der Bremse kann der Drehzahlparameter der Turbine vorgegeben werden.
31) Ist bei ähnlichen Betriebspunkten im Flug und am Prüfstand die Drehzahl (U/min) einer Turbine gleich?
- ähnliche Betriebspunkte haben gleichen Drehzahlparameter
- gleiche Drehzahl nur wenn die Eintrittstemperatur in die Turbine im Flug und am Prüfstand gleich sind
32) Eine Turbine soll am Prüfstand untersucht werden. Die Begrenzungen des Prüfstandes lassen aber einen Versuch mit einer realistischen Turbinen-Eintrittstemperatur nicht zu. Diese wird im Versuch halbiert. Der Versuchsträger wird aber im Maßstab 1:1 aufgebaut. Es soll ein ähnlicher Betriebspunkt untersucht werden. Wie groß sind einzustellende Drehzahl und Druckverhältnis? Wie groß ist der resultierende Massenstromparameter?
- die Drehzahl im Versuch ist um den Faktor \(1/\sqrt{2} \) zu verringern
- das Druckverhältnis ist beizubehalten
- der resultierende Massenstromparameter im Flug und im Versuch sind identisch
33) Zeichnen Sie das Blockschaltbild eines Bläser (Fan) – Prüfstandes. Bezeichnen Sie dabei die Messebenen und Elemente des Prüfstandes.
34) Wie kann der Betriebspunkt des Fans im Versuch eingestellt werden? Was resultiert daraus für die Fan-Kennfelder?
- Durch Regelung beider Drosseln kann das Druckverhältnis über den äußeren und inneren Teil des Fans vorgegeben werden.
- Dabei verändert sich jedoch auch das Nebenstromverhältnis. Die Trennstromlinie wird verschoben.
- Durch Regelung des Motors kann der Drehzahlparameter des Fans vorgegeben werden.
- An sich ist ein Fan-Kennfeld nur für ein Nebenstromverhältnis gültig.
- Bei Abweichungen von dem im Versuch eingestellten Nebenstromverhältnis ist an sich ein anderes Kennfeld zu benutzen.
35) Welche Annahmen wurden bei der theoretischen Herleitung der Betriebslinie eines Einstrom-Einwellen-Turboluftstrahltriebwerks gemacht?
- konstanter Brennkammerdruckverlust
- keine Leckage bzw. Luftabblasung am Verdichter
- Brennstoffmassenstrom ist klein und somit vernachlässigbar
- Massenstromparameter der Turbine ist konstant.
36) Was führt zum Ansteigen (steiler werden) der Turbinenschlucklinien?
- Turbinen-Leitschaufelquerschnitt wird verkleinert.
- Luft wird in den Verdichter eingeblasen
- der Druckverlust der Brennkammer steigt
- das Brennstoff-Luft-Verhältnis steigt
37) Ein Einstrom-Einwellen-Turboluftstrahltriebwerk wir bei konstantem \(T_{t4}/T_{t2}\) betrieben. Die Düsenfläche wird verkleinert. Welchen Effekt hat das auf die Turbinenschlucklinie und die Arbeitslinie? Erklären Sie.
- die Turbinenschlucklinien bleiben unverändert
- die Turbine wird angedrosselt und leistet somit weniger Arbeit
- das Druckverhältnis des Betriebspunktes fällt
- die Arbeitslinie steigt
38) Ein Einstrom-Einwellen-Turboluftstrahltriebwerk wird bei konstantem \(T_{t4}/T_{t2}\) betrieben. Die Strömungsfläche der Turbinen-Leitschaufeln wird vergrößert. Welchen Effekt hat das auf die Turbinenschlucklinie und die Arbeitslinie? Erklären Sie.
- Die Steigung der Turbinenschlucklinien wird kleiner.
- Die Schluckfähigkeit der Düse bleibt unverändert.
- Das Druckverhältnis über die Turbine steigt.
- Die Arbeitslinie sinkt.
39) Ein Einstrom – Einwellen – Turbolufstrahltriebwerk wird bei konstantem \(T_{t4}/T_{t2}\) betrieben. Der Wirkungsgrad der Turbine sinkt. Welchen Effekt hat das auf die Turbinenschlucklinie und die Arbeitslinie? Erklären Sie.
- Die Turbinenschlucklinien bleiben unverändert.
- Die Schluckfähigkeit der Düse bleibt unverändert.
- Das Druckverhältnis der Turbine bleibt konstant.
- Bei gleichem Druckverhältnis liefert die Turbine weniger Leistung an den Verdichter.
- Die Arbeitslinie steigt.
40) Ein Einstrom – Einwellen – Turbolufstrahltriebwerk wird bei konstantem \(T_{t4}/T_{t2}\) betrieben. Der Wirkungsgrad des Verdichters sinkt. Welchen Effekt hat das auf die Turbinenschlucklinie und die Arbeitslinie? Erklären Sie.
- Die Turbinenschlucklinien bleiben unverändert.
- Die Schluckfähigkeit der Düse bleibt unverändert.
- Das Druckverhältnis der Turbine bleibt konstant.
- Bei gleicher Leistung an der Welle erzeugt der Verdichter ein kleineres Druckverhältnis.
- Die Arbeitslinie steigt.
