Turboflugtriebwerke - Stationäres Betriebsverhalten

02 June 2025, Stephan Staudacher

Stationäres Betriebsverhalten: Zweiwellen-Einstrom-Turboluftstrahltriebwerk

Das Öffnen eines Abblaseventils hilft bei der Einhaltung ds Abstandes zur Stabilitätsgrenze

Durch das Abblasen in den Nebenstrom passieren jedoch Drosselverluste und Mischungsverluste

Stationäres Betriebsverhalten: Zweiwellen-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk ohne Strahlmischung und ohne Booster

Schritt 1: Nebenstromverhältnis

Vereinfachend wird angenommen, dass der innere und der äußere Teil des Fans in einem stationären Betriebspunkt das gleiche Druckverhältnis und gleichen polytropen Wirkungsgrad aufweisen. Das ist eine starke Vereinfachung, da der äußere Teil des Fans aufgrund der höheren Umfangsgeschwindigkeiten bei gleicher aerodynamischer Belastung ein höheres Druckverhältnis liefert

Wird angenommen, dass der Fan innen und außen das gleiche Druckverhältnis bei gleichem Wirkungsgrad liefert, so folgt:

$$\mu = \frac{\dot{m}_{13}}{\dot{m}_{24}} = \frac{\dot{m}_{13} \cdot \sqrt{RT_{t13}}}{p_{t13}} \cdot \frac{p_{t24}}{\dot{m}_{24} \cdot \sqrt{RT_{t24}}}$$

Der Massenstromparameter in Ebene 13 (Nebenstrom) liegt aufgrund der kritisch durchströmten äußeren Schubdüse fest... - Folie 162

Schritt 2: Betriebslinie des äußeren Fans

$$\frac{p_{t19}}{p_0} = (1 + \frac{\kappa - 1}{2} Ma^2_0)^{\frac{\kappa}{\kappa - 1}} \cdot \frac{p_{t12}}{p_{t0}} \cdot \frac{p_{13}}{p_{t12}} \cdot \frac{p_{t19}}{p_{t13}}$$

Im Kennfeld des äußeren Fans ergibt sich bei unterkritisch durchströmter Düse eine Arbeitslinie bei niedrigeren Durchsätzen (höher und flacher)

Dies bedeutet, dass der Massenstromparameter mit sinkendem Düsendruckverhältnis kleiner wird

Schritt 3: Betriebslinie im Kennfeld des inneren Fans

Das ist einfach, wurde in der Vorlesung übersprungen

Schritt 4: Betriebslinie im gemeinsamen Fan Kennfeld

Zwei Wellen Zwei Strom Triebwerke kommen in der Klausur nicht dran, sind zu komplex für die kurzen Klausuraufgaben Im Fragenteil aber schon: Wichtige Punkte:

• Warum ist das Nebenstromverhältnis nicht konstant und sinkt mit steigendem Belastungsfall - Folie 161
• Warum ist die Betriebslinie im äußeren Fan eine Funktion der Machzahl? - Folien 167, 168
  • Dazu gehört Überlegung Tafel Bild 3
• Betriebslinie vom inneren Fan und / oder Booster kann in der Klausur auch im Rechenteil sehr gut drankommen

Als nächstes: Instationäres Betriebsverhalten, Regelung und Schubberechnung