Turboflugtriebwerke - Betriebsverhalten

12 May 2025, Stephan Staudacher

Stationäres Betriebsverhalten: Einwellen - Einstrom - Turboluftstrahltriebwerk

Der betrieb von Flugtriebwerken wird durch Missionen beschrieben
Alle Flugmissionen zusammen bilden den Flugbereich, der auch vom Triebwerk abgedeckt werden muss

Der Betriebszustand des Triebwerks resultiert dabei aus dem Zusammenspiel der einzelnen Komponenten

Annahmen:

• Die Machzahl im Engsten Querschnitt des Leitrads (Ebene 41) ist annährend 1 und konstant
• Konstante Brennkammerdruckverluste
• Brennstoffmassenstrom klein
• Keine Luftablassung am Verdichter
• Kapazität der Turbine konstant

Mithilfe dieser Annahmen lässt sich ein Faktor $K$ für den Zusammenhang zwischen der Machzahl am Eintritt des Verdichters und der Machzahl im engsten Querschnitt bilden

Hohe Energiedichte von Kerosin sorgt bei kleinen Schwankungen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses (enthalten in $\frac{\dot{m}_3}{\dot{m}_4}$) für große Änderungen im Betriebspunkt\

Turbinen-Schluck-Linien: Durchsatzverhältnis des kritisch durchströmten Turbinen-Leitkranzes im Achsenkreuz eines Verdichters
sind linear, weil der angenommene Massenstromparameter konstant ist.

Mögliche Vereinfachung: Geometrie weglassen - resultierende Gleichung enthält eine Dimension $[m^2]$, der Zusammenhang ist aber noch der gleiche. Mit der Geomietrie wird die Gleichung Dimensionslos $[-]$

WÜRDE SICH FÜR EINE MÜMDLICHE PRÜFUNG ANBIETEN

Schlucklinie wird steiler, wenn:

• Turbinen-Leitschaufel-Querschnitt vergleinert wird (zum Beispiel durch Partikel, die sich an den Turbinenschaufeln ablagern oder durch Abbrennung)
• Luft in den Verdichter eingeblasen wird
• Druckverlust der Brennkammer steigt
• Brennstoff-Luft-Verhältnis steigt