Hallo!
Warum werden Jet-Triebwerke nur mit Luft, deren Einlassgeschwindigkeit kleiner Schallgeschwindigkeit ist, fertig? Was passiert da genau, wenn die Luft vorher nicht abgebremst wird?
mfg
Luggi
Hallo!
Fragen aus Richtung der Gasdynamik zu beantworten, war schon immer meine „Lieblingsbeschäftigung“…will mich hier aber nur ungern in Details verlieren.
Warum werden Jet-Triebwerke nur mit Luft, deren
Einlassgeschwindigkeit kleiner Schallgeschwindigkeit ist,
fertig?
Was passiert da genau, wenn die Luft vorher nicht
abgebremst wird?
Erreichst Du eine supersonische Geschwindigkeit, so etabliert sich im Eintrittsquerschnitt ein Luftstau (sozusagen eine kleine Schallmauer vor dem Intake), weil ja auch das Triebwerk (wie das gesamte Flugzeug) die Luftmassen vor sich her aufstaut. Das erzeugt wiederum einen Totaldruckverlust im Triebwerk selbst, weil die geschluckte Luft kaum noch ankommt. Folgen dürften klar sein.
Gruß
Bark
Für welche Triebwerkstypen gilt das?
Ich nehm an für Mantelstromtriebwerke?
Wie läuft dann das an der Concorde, das ist ja den Dimensionen (Länge & Ausmasse) und dem Lärm nach zu schliessen kein Mantelstromtriebwerk.
Gruss, Christof
Hallo !
Wenn ein Objekt sich der Schallgeschwindigkeit nähert, vollziehen sich einzigartige Ereignisse. Die Moleküle der Luft bewegen sich wie ein hektischer Schwarm Insekten sehr schnell in allen Richtungen durch den Raum. Bei Zimmertemperatur rasen z.B. die Sauerstoffmoleküle mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 1720 km/h umher.
Fliegt ein Flugzeug mit ein paar hundert km/h durch die Luft, haben deren lebhafte Moleküle genügend Zeit auszuweichen und die Maschine durchzulassen. Wenn die Geschwindigkeit des Flugzeugs sich aber der der Moleküle nähert, können diese nicht mehr ausweichen.
Sie häufen sich vor den Tragflächen des Flugzeugs und werden dort wie der Schnee vor dem Schneepflug hergeschoben.
Diese schnelle Anhäufung komprimierter Luft ergibt eine Art Luftschlag, eine Schockwelle, die sich als lautes Geräusch bemerkbar macht. Dessen Schallwellen verbreiten sich in alle Richtungen, auf dem Boden können sie als Knall gehört werden.
Das Flugzeug trägt den Schallkegel mit sich weiter, so dass die Menschen entlang der Flugroute den Knall hören, wenn die Maschine über sie hinwegfliegt.
Es tritt also nicht nur ein einziger Knall auf, wie das Bild von der Schallmauer fälschlicherweise glauben macht. Der Knall wandert weiter.
Dieser Überschallknall ist so extrem, bzw kann so extrem sein, daß Hausmauern wackeln und Menschen davon geschockt sind. Auch wenn man fast täglich einen Knall miterlebt, kann man sich nicht daran gewöhnen, da sie urplötzlich kommen und gehen.
Gruß Max
Hallo!
Erreichst Du eine supersonische Geschwindigkeit, so etabliert
sich im Eintrittsquerschnitt ein Luftstau (sozusagen eine
kleine Schallmauer vor dem Intake), weil ja auch das Triebwerk
(wie das gesamte Flugzeug) die Luftmassen vor sich her
aufstaut.
Das kann ich mir vorstellen.
Das erzeugt wiederum einen Totaldruckverlust im
Triebwerk selbst, weil die geschluckte Luft kaum noch ankommt.
Folgen dürften klar sein.
Das nicht mehr. Warum tritt ein Druckverlust im Triebwerk auf, wenn von außen enorme Luftmengen hineinströmen. Es kommt doch mehr Luft hinein, als das Triebwerk schlucken kann - Luftstau. Das hört sich doch nach Überdruck an, oder???
Kannst du mir das nochmals erklären?
Danke, mfg
Luggi
Hallo Christof,
Dieser Effekt tritt nicht nur bei Mantelstromtriebwerken auf. Mantelstrom bedeutet ja nur, daß ein Teil der geschluckten Luft hinter der Niederdruckverdichtung abgezackt und um das Triebwerk herum geleitet wird (Mantelstrom). Es wir dann hinterher dem Primärstrom wieder zugefügt. Das hat aber mit der besprochenen Problematik (Luftstau) nur wenig zutun.
Wie läuft dann das an der Concorde, das ist ja den Dimensionen
(Länge & Ausmasse) und dem Lärm nach zu schliessen kein
Mantelstromtriebwerk.
Ich kenne mich mit der Concorde-Technik eigentlich gar nicht aus. Ich glaube aber, dass es sich um ein Zweitrommeltriebwerk handelt. Das Triebwerk der Concorde ist eine Modifikation eines militärischen Strahlers mit Nachbrenner und verfügt über etliche Hinzufügungen, z. B. verstellbare Rampen im Eintritt, die den geschluckten Luftstrom drosseln und umlenken etc., etc.
Gruß
Bark
Hallo!
Das nicht mehr. Warum tritt ein Druckverlust im Triebwerk auf,
wenn von außen enorme Luftmengen hineinströmen. Es kommt doch
mehr Luft hinein, als das Triebwerk schlucken kann - Luftstau.
Das hört sich doch nach Überdruck an, oder???
Nein. Ganz und gar nicht. Es strömen keine enormen Luftmassen mehr ein. Der Einlaß ist nicht so aerodynamisch ausgeformt, wie z. B. die Nase des Fliegers. Du stellst Dir wahrscheinlich vor, daß der enorme Druck die Luft geradezu ins Triebwerk hineindrückt. Aber das ist leider ganz und gar nicht der Fall.
Gruß
Bark
Das nicht mehr. Warum tritt ein Druckverlust im Triebwerk auf,
wenn von außen enorme Luftmengen hineinströmen. Es kommt doch
mehr Luft hinein, als das Triebwerk schlucken kann - Luftstau.
Das hört sich doch nach Überdruck an, oder???Kannst du mir das nochmals erklären?
Hallo, Luggi,
hast Du schon einmal versucht, in eine Flasche hineinzublasen? Hier ist das so ähnlich. Natürlich ist das Triebwerk hinten nicht zu wie beim Flaschenboden, aber bei der Menge an Luft die vorn ankommt und der (geringen) Menge, die hindurchgelangt, ist der Vergleich durchaus passend.
Gruß Eckard.
concorde triebwerke
Ich kenne mich mit der Concorde-Technik eigentlich gar nicht
ich auch nicht, interessiert mich aber
aus. Ich glaube aber, dass es sich um ein Zweitrommeltriebwerk
handelt. Das Triebwerk der Concorde ist eine Modifikation
eines militärischen Strahlers mit Nachbrenner und verfügt über
etliche Hinzufügungen, z. B. verstellbare Rampen im Eintritt,
die den geschluckten Luftstrom drosseln und umlenken etc.,
etc.
http://home.t-online.de/home/airmail-concorde/d_td_i…
da steht das bei überschallflug die ankommende luft erst abgebremst werden muß???
ich dachte immer bei überschallflug werden alle verdichtertriebwerke auf staustrahl umgeschaltet. oder hat die große flughöhe noch irgendeinen einfluss auf die luftbewegung?
der dort beschriebene hochdruckkromprossor könnte doch theoretisch garnichts mehr komprimieren, wenn die luft schon mit überschall einströmt.
fragende grüße,
STK
Hi STK,
hmm…das ist ja ein interessanter Link. Dort wird nur beschrieben, was gemacht wird…nicht, warum es gemacht wird 
)
da steht das bei überschallflug die ankommende luft erst
abgebremst werden muß???
Das ist tatsächlich so. Das geschieht aber bei verschiedenen Triebwerksarten auf verschiedene Weise. Bei der Concorde scheint es Klappen zu geben, die die Luft abbremsen. Dort, wo die Luft in das „Triebwerksgehäuse“ einströmt, beginnt ja das Triebwerk selbst noch nicht. Deshalb muß die Luft verlangsamt werden. Da hat der Autor Deines Links schon recht.
ich dachte immer bei überschallflug werden alle
verdichtertriebwerke auf staustrahl umgeschaltet. oder hat die
große flughöhe noch irgendeinen einfluss auf die luftbewegung?
Jain, wesentlichere Verantwortung trägt die Geschwindigkeit, da sich für normale „Luftatmer“ der Triebwerksprozess ab einer Geschwindigkeit > Mach 3 wesentlich verschlechtert.
der dort beschriebene hochdruckkromprossor könnte doch
theoretisch garnichts mehr komprimieren, wenn die luft schon
mit überschall einströmt.
Sie muß ja erstmal einströmen. Dazu kannst Du am besten den Verdichter dann ganz abschalten (womit auch die Turbine überflüssig wird), um mit dem Staustrahl zu arbeiten. Wie Du glaube ich daher, daß der Autor Deines Beitrages da etwas fragwürdige Dinge schreibt. Ich will ihm aber auch nicht wirklich widersprechen, da ich mich - wie gesagt - mit der Concorde nicht auskenne.
Gruß,
Bark
Hi!
Vorab, danke für alle bisherigen Antworten.
Ich hab mich genauer informiert und fand heraus, dass Turbinenluftstautriebwerke (so heißen die Dinger 
bei einer Geschwindigkeit von M1 noch eine Verdichtung von 50% schaffen (die anderen 50% kommen vom Flugstau). Bei M2 15%, M3
Hi Luggi,
Liegt die Grenze der max. einströmenden Luftgeschwindigkeit
nun bei M1 oder wird die Leistung nach oben hin einfach
kleiner und so die Turbine als Antrieb für (viele) Flugzeuge
nicht mehr interessant?
-
Die Luft staut sich bei M1 vor der Turbine auf. Sie muß VOR der Turbine verlangsamt werden.
-
Bei zu hohen Geschwindigkeiten läßt die Triebwerksleistung (trotz stetig ansteigendem Kerosinverbrauchs) einfach nach.
Beides ist der Fall. Verwirrend oder? Die eine Sache hat mit der anderen halt nicht viel zutun…und wieder doch. Verwirrend…
Gruß
Bark
Die einstömende Luft wird durch Veränderung der
Stömungsquerschnitte verlangsamt und verdichtet.
Auch die Druckwelle der Einströmdüse wird
dazu verwendet.
Dann ist die Luft 1. vorverdichtet
2. so langsam, dass eine Gasturbine
damit was anfangen kann.
Harald
Hallo Max,
Das Flugzeug trägt den Schallkegel mit sich weiter, so dass
die Menschen entlang der Flugroute den Knall hören, wenn die
Maschine über sie hinwegfliegt.
Nicht, wenn die Maschine über sie hinwegfliegt, sondern eher, wenn die Maschine über sie hinweggeflogen ist. Ist natürlich von der Höhe abhängig. Aber bei großer Höhe kann die Maschine schon Kilometer entfernt sein, bevor man den Knall hört.
Es tritt also nicht nur ein einziger Knall auf,
Es tritt sehrwohl nur ein einziger Knall auf. Wie Du sagtest, wandert er zwar, aber es ist nur einer.
Gruß
Bark