Strahltriebwerk - Versionsgeschichte

Admin: /* Thermodynamik */

2011-03-10T08:13:05Z

Thermodynamik

← Nächstältere Version		Version vom 10. März 2011, 08:13 Uhr
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	==Thermodynamik==		==Thermodynamik==
			Im Reiseflug (stationärer Zustand) staut sich die Luft beim Eintritt ins Triebwerk, wird dann über mehrere Stufen verdichtet, heizt durch die Verbrennung des Treibstoffs weiter auf, treibt dann die Turbine an und baut im hinteren Ende Geschwindigkeit auf. Diesen Prozess kann man in erster Näherung unter dem Begriff [[Joule-Zyklus]]idealisieren. Dazu betrachtet man ein kleines Luftpaket, das reversibel durch das Triebwerk befördert wird:
			#[[isentrop\|isentrope Kompression]] (Kompression bis zur Brennkammer)
			#[[isobar\|isobares Heizen]] (Verbrennungsvorgang bis Eintritt in die Turbine)
			#isentrope Expansion (Dekompression in der Turbine und im Luftstrom)
			#isobares Abkühlen (in der umgebenden Luft)

	==Triebswerkstypen==		==Triebswerkstypen==

Admin: /* Impulsbilanz */

2011-03-10T08:01:50Z

Impulsbilanz

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	:<math>{-}F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s2}) I_m</math>		:<math>{-}F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s2}) I_m</math>

	''I<sub>p2</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für die beiden nach hinten gerichteten, relativ zum Triebwerk gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten. ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zur umgebenden Luft ([[Bezugssystem]]).		''I<sub>m</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für die beiden nach hinten gerichteten, relativ zum Triebwerk gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten. ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zur umgebenden Luft ([[Bezugssystem]]).

	Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, nennt man die Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>''. Eine letzte Umformung führt zu		Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, nennt man die Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>''. Eine letzte Umformung führt zu

Admin: /* Triebswerkstypen */

2011-03-07T15:12:49Z

Triebswerkstypen

← Nächstältere Version		Version vom 7. März 2011, 15:12 Uhr
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	==Triebswerkstypen==		==Triebswerkstypen==

			==Links==
			*[http://www.youtube.com/watch?v=xHLf-ap1KEM Schubkraft eines Strahltriebwerks] auf Youtube

	[[Kategorie:OffSys]] [[Kategorie:Thermo]]		[[Kategorie:OffSys]] [[Kategorie:Thermo]]

Admin: /* Energiebetrachtung */

2007-03-27T14:53:40Z

Energiebetrachtung

← Nächstältere Version		Version vom 27. März 2007, 14:53 Uhr
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	==Energiebetrachtung==		==Energiebetrachtung==
			Der durch das Strahltriebwerk strömende Gas wird in der Brennkammer zusätzlich mit Energie beladen. Betrachtet man nur den Zuwachs an mechanischer Energie, gilt für die Prozessleistung

			:<math>P = \frac{1}{2}(v_{s2}^2 - v_{s1}^2)I_m = \frac{v_{s2} + v_{s1}}{2}(v_{s2} - v_{s1})I_m = \frac{v_{s2} + v_{s1}}{2} F_{Sch}</math>

			Die dem Gasstrahl vom Triebwerk aufgeladene Leistung ist gleich der mittleren Strömungsgeschwindigkeit mal die Schubkraft.

			===Wirkungsgrad===
			Die Leistung der Schubkraft relativ zur umgebenden Luft kann mit der Prozessleistung im Triebwerk gemessen werden. Dieser [[Wirkungsgrad]] vergleicht also die im Triebwerk mechanisch umgesetzte mit der vom Flugzeug pro Triebwerk gegen die Luft dissipierte Leistung

			:<math>\eta = \frac {P(F_{Schub})}{P} = \frac {v F_{Sch}}{\frac{v_{s2} + v_{s1}}{2}F_{Sch}} = \frac {2 v}{v_{s2} + v_{s1}}</math>

			Setzt man die Strömungsgeschwindigkeit am Eingang ''v<sub>1</sub>'' betragsmässig gleich der Geschwindigkeit des Flugzeuges, vereinfacht sich die Formel für den Wirkungsgrad zu

			:<math>\eta = \frac {2 v}{v_{s2} + v} = \frac {2 v}{\Delta v + 2 v}</math>

			Dieser Wirkungsgrad ist gleich Null, wenn sich das Flugzeug nicht bewegt, und gleich eins, wenn die Austrittsgeschwindigkeit gleich der Eintrittsgeschwindigkeit ist. Im ersten Fall wird gar keine Schubkraft erzeugt und im zweiten keine Leistung umgesetzt.

	==Thermodynamik==		==Thermodynamik==

Admin: /* Impulsbilanz */

2007-03-27T14:28:38Z

Impulsbilanz

← Nächstältere Version		Version vom 27. März 2007, 14:28 Uhr
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	und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt		und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt

	:<math>{-}F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s}2) I_m</math>		:<math>{-}F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s2}) I_m</math>

	''I<sub>p2</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für die beiden ~~bezüglich des Triebwerks~~ nach hinten gerichteten ~~Strömungsgeschwindigkeiten~~ ~~und~~ ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ ~~zum~~ [[Bezugssystem]]~~, relativ zur umgebenden Luft~~.		''I<sub>p2</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für die beiden nach hinten gerichteten, relativ zum Triebwerk gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten. ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zur umgebenden Luft ([[Bezugssystem]]).

	Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, nennt man die Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>''. Eine letzte Umformung führt zu		Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, nennt man die Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>''. Eine letzte Umformung führt zu

	:<math>F_{Sch} = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2}^2 - v_{s1}v_{s2})A_1</math>,		:<math>F_{Sch} = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2} - v_{s1}) v_{s1} A_1</math>,

	wobei ''A<sub>1</sub>'' ~~für~~ den ~~Einlassquerschnitt~~ ~~steht~~. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.		wobei ''A<sub>1</sub>'' den Querschnitt der Einlassöffnung beschreibt. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.

	==Energiebetrachtung==		==Energiebetrachtung==

Admin am 27. März 2007 um 14:20 Uhr

2007-03-27T14:20:46Z

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	Ein '''Strahltriebwerk''' (umgspr.: Düsentriebwerk; engl.: Turbojet bzw. Turbofan) ist ein [[Triebwerk]], das nach dem Prinzip des [[Rückstossantrieb]]es arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet und in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade soviel Antriebsleistung erzeugt, wie der Verdichter benötigt. Die restliche Energie ~~des Luftstrahls~~ dient der ~~eignen~~ ~~Beschleunigung~~.		Ein '''Strahltriebwerk''' (umgspr.: ''Düsentriebwerk''; engl.: ''Turbojet'' bzw. ''Turbofan'') ist ein [[Triebwerk]], das nach dem Prinzip des [[Rückstossantrieb]]es arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet und in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade soviel Antriebsleistung erzeugt, wie der Verdichter benötigt. Die restliche Energie dient der Beschleunigung des Luftstrahls.

	==Funktionsweise==		==Funktionsweise==

Admin am 27. März 2007 um 12:53 Uhr

2007-03-27T12:53:14Z

Admin am 27. März 2007 um 12:44 Uhr

2007-03-27T12:44:18Z

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Ein '''Strahltriebwerk''' (umgspr. Düsentriebwerk; engl.: Turbojet bzw. Turbofan) ist ein [[Triebwerk]], das nach dem Prinzip des [[Rückstossantrieb]]es arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet, in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade genug Antriebsleistung für den Verdichter erzeugt, die restliche Energie des Luftstrahls dient zur Beschleunigung der wegströmenden Gase.

==Funktionsweise==

==Impulsbilanz==
Legt man die [[Systemgrenze]] über die Oberfläche des Strahltriebwerks, können fünf [[Impulsstrom|Impulsströme]] identifiziert werden: Kraft vom Flugzeug (''F''), Druckkraft vorne (''FD1'')und hinten (''FD2''), [[konvektiv|konvektiver]] Impulsstrom vorne (''Ip1'') und hinten (''Ip2''). Die resultierende Kraft auf die Mantelfläche ist klein und wird hier nicht berücksichtigt. Weil sich der Impulsinhalt des Strahltriebwerks im stationären Betrieb nicht ändert, gilt

:<math>F + F_{D1} + F_{D1} + I_{p1} + I_{p2)</math>

Nimmt man die [[Massenbilanz]] (ohne Treibstoff) für den stationären Betrieb hinzu

:<math>I_{m1} + I_{m2} = 0</math>

und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt

:<math>-F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s}2) I_m</math>

''Ip2'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''vs1'' und ''vs2'' stehen für Beträge der beiden Strömungsgeschwindigkeiten bezüglich des Triebwerks und ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zum [[Bezugssystem]], der umgebenden Luft.

Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, kann man auch Schubkraft ''FSch'' nennen. Eine letzte Umformung führt zu

:<math>F_Sch = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2}^2 - v_{s1}v_{s2})A_1</math>,

wobei ''A1'' den Einlassquerschnitt beschreibt. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.

==Energiebetrachtung==

==Thermodynamik==

==Triebswerkstypen==

[[Kategorie:OffSys]] [[Kategorie:Thermo]]

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	Ein '''Strahltriebwerk''' (umgspr. Düsentriebwerk; engl.: Turbojet bzw. Turbofan) ist ein [[Triebwerk]], das nach dem Prinzip des [[Rückstossantrieb]]es arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet, in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade ~~genug~~ Antriebsleistung ~~für~~ ~~den~~ Verdichter ~~erzeugt,~~ ~~die~~ restliche Energie des Luftstrahls dient ~~zur Beschleunigung~~ der ~~wegströmenden~~ ~~Gase~~.		Ein '''Strahltriebwerk''' (umgspr.: Düsentriebwerk; engl.: Turbojet bzw. Turbofan) ist ein [[Triebwerk]], das nach dem Prinzip des [[Rückstossantrieb]]es arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet und in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade soviel Antriebsleistung erzeugt, wie der Verdichter benötigt. Die restliche Energie des Luftstrahls dient der eignen Beschleunigung.

	==Funktionsweise==		==Funktionsweise==
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	Legt man die [[Systemgrenze]] über die Oberfläche des Strahltriebwerks, können fünf [[Impulsstrom\|Impulsströme]] identifiziert werden: Kraft vom Flugzeug (''F''), Druckkraft vorne (''F<sub>D1</sub>'')und hinten (''F<sub>D2</sub>''), [[konvektiv\|konvektiver]] Impulsstrom vorne (''I<sub>p1</sub>'') und hinten (''I<sub>p2</sub>''). Die resultierende Kraft auf die Mantelfläche ist klein und wird hier nicht berücksichtigt. Weil sich der Impulsinhalt des Strahltriebwerks im stationären Betrieb nicht ändert, gilt		Legt man die [[Systemgrenze]] über die Oberfläche des Strahltriebwerks, können fünf [[Impulsstrom\|Impulsströme]] identifiziert werden: Kraft vom Flugzeug (''F''), Druckkraft vorne (''F<sub>D1</sub>'')und hinten (''F<sub>D2</sub>''), [[konvektiv\|konvektiver]] Impulsstrom vorne (''I<sub>p1</sub>'') und hinten (''I<sub>p2</sub>''). Die resultierende Kraft auf die Mantelfläche ist klein und wird hier nicht berücksichtigt. Weil sich der Impulsinhalt des Strahltriebwerks im stationären Betrieb nicht ändert, gilt

	:<math>F + F_{D1} + F_{D1} + I_{p1} + I_{p2)</math>		:<math>F + F_{D1} + F_{D1} + I_{p1} + I_{p2} = 0</math>

	Nimmt man die [[Massenbilanz]] (ohne Treibstoff) für den stationären Betrieb hinzu		Nimmt man die [[Massenbilanz]] (ohne Treibstoff) für den stationären Betrieb hinzu
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	und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt		und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt

	:<math>-F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s}2) I_m</math>		:<math>{-}F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s}2) I_m</math>

	''I<sub>p2</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für ~~Beträge der~~ beiden ~~Strömungsgeschwindigkeiten~~ bezüglich des Triebwerks und ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zum [[Bezugssystem]], ~~der~~ umgebenden Luft.		''I<sub>p2</sub>'' beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, ''v<sub>s1</sub>'' und ''v<sub>s2</sub>'' stehen für die beiden bezüglich des Triebwerks nach hinten gerichteten Strömungsgeschwindigkeiten und ''v'' ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zum [[Bezugssystem]], relativ zur umgebenden Luft.

	Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, ~~kann~~ man ~~auch~~ Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>'' ~~nennen~~. Eine letzte Umformung führt zu		Die Reaktionskraft zu ''F'', die Kraft auf das Flugzeug, nennt man die Schubkraft ''F<sub>Sch</sub>''. Eine letzte Umformung führt zu

	:<math>~~F_Sch~~ = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2}^2 - v_{s1}v_{s2})A_1</math>,		:<math>F_{Sch} = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2}^2 - v_{s1}v_{s2})A_1</math>,

	wobei ''A<sub>1</sub>'' den Einlassquerschnitt ~~beschreibt~~. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.		wobei ''A<sub>1</sub>'' für den Einlassquerschnitt steht. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.

	==Energiebetrachtung==		==Energiebetrachtung==