Triebwerke und Wasser

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Ein modernes Triebwerk ist ja ein ausgefeiltes Stück Technik mit (vermutlich) relativ engen Toleranzen bezüglich der Betriebsbedingungen. Da ist mir überhaupt nicht klar, wie so ein Ding mit Regen zurechtkommt. Wenn’s unterhalb der Wolkendecke wie aus Eimern schüttet, werden mit der Luft auch Unmengen Wasser angesaugt. Ich kann mir nicht vorstellen, daß dieses Wasser bei den Strömungsverhältnissen innerhalb der Stufen noch abgeschieden werden kann. Also gerät es unweigerlich in die Brennkammer und… ja, was und? Ich meine… klar, der Flieger fliegt… soviel weiß ich selbst… aber ist das Wasser wirklich so unproblematisch? Zumindest die Betriebstemperatur sollte um einige - viele - Grade sinken, was die Funktionsweise bzw. den Wirkungsgrad beeinflussen muß.

Wer weiß mehr?

Gruß!
Tino

#2

Hallo,
ich denke, Du überbewertest die Menge Wasser, die sich in der
Luft befinden kann sehr stark.
Wenn man dann noch davon ausgeht, daß die Luft in höheren Lagen
recht kalt ist, und schon deshalb nicht viel Feuchtigkeit aufnehmen
kann bleibt nur noch die Betrachtung eines Gewittergusses im
Landeanflug.
Aber selbst da können sich nur hunderstel Gewichstspromile Wasser in
Form von Tropfen in der Luft befinden.
Wenn überhaupt, dann sind die Windbedingungen, die schlechte Sicht
und Aquaplaning auf der Landebahn eher ein Problem.
Gruß

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#3

Hallo,
ich denke, Du überbewertest die Menge Wasser, die sich in der
Luft befinden kann sehr stark.
Wenn man dann noch davon ausgeht, daß die Luft in höheren
Lagen
recht kalt ist, und schon deshalb nicht viel Feuchtigkeit
aufnehmen
kann bleibt nur noch die Betrachtung eines Gewittergusses im
Landeanflug.
Aber selbst da können sich nur hunderstel Gewichstspromile
Wasser in
Form von Tropfen in der Luft befinden.
Wenn überhaupt, dann sind die Windbedingungen, die schlechte
Sicht
und Aquaplaning auf der Landebahn eher ein Problem.
Gruß

Das mit dem Wasser ist ein nicht zu unterschätzender Faktor. Aus einer Dokumentation weiss ich, dass beim Zulassungsverfahren für Flugzeuge auch ein test mit viel Wasser auf der Piste gemacht wird. Dabei muss nachgewiesen werden, dass die treibwerke in so einem Fall durch das aufgewirbelte Wasser (Gischt) beim Starten und Landen (Umkehrschub) nicht ausfallen (Brennkammern nicht „ablöschen“), bzw. noch genügend Leistung haben. Dabei wurden ganz beachtliche Giaschtmengen von den Triebwerken angesaugt (wurde eine zweistrahlige Maschine gezeigt, ein Airbus glaube ich), sicher mehr als es im Flug selbst „abbekommen wird“ (normalerweise). Das ist was ich „weiss“

Gruss
Christian

#4

Hi Tino,

Wenn’s unterhalb der
Wolkendecke wie aus Eimern schüttet, werden mit der Luft auch
Unmengen Wasser angesaugt.

Bei einem mitteleuropäischen Durchschnitts-Platzregen befinden sich ca. 3 bis 3,5 g Wasser in flüssiger Form (Tropfen) in einem m³. Das Sauerstoff-Gewicht (Gas) in einem m³ beträgt ungefähr 250 g. Der Wasser-Dampf in dieser Luft hat ein Gewicht von ca. 15 bis 20 g/m³.

Also gerät es
unweigerlich in die Brennkammer und…

Jetzt schätz mal die Einström-Fläche einer Düse und multiplizier die mit der Fluggeschwindigkeit in m/s. Dann rechnest du das um in Liter pro Minute. Und siehe da, es ist die Menge eines oder zweier C-Rohre der Feuerwehr. Ein großer Teil der Luft strömt durch den Mantel…

ja, was und? Ich
meine… klar, der Flieger fliegt… soviel weiß ich selbst…
aber ist das Wasser wirklich so unproblematisch? Zumindest die
Betriebstemperatur sollte um einige - viele - Grade sinken,
was die Funktionsweise bzw. den Wirkungsgrad beeinflussen muß.

Das Wasser wird zu Dampf und der dürfte „mitschieben“, weil er ein hohes spez. Volumen hat, also viel Volumen bei wenig Gewicht.

Wer weiß mehr?

Gruß!
Tino

Gruß
Pat

#5

Hallo,

stimme zu, das wird wohl der worst-case-Fall sein.
Gruß Uwi

Zulassungsverfahren für Flugzeuge auch ein test mit viel
Wasser auf der Piste gemacht wird. Dabei muss nachgewiesen
werden, dass die treibwerke in so einem Fall durch das
aufgewirbelte Wasser (Gischt) beim Starten und Landen
(Umkehrschub) nicht ausfallen (Brennkammern nicht
„ablöschen“), bzw. noch genügend Leistung haben. Dabei wurden
ganz beachtliche Giaschtmengen von den Triebwerken angesaugt
(wurde eine zweistrahlige Maschine gezeigt, ein Airbus glaube
ich), sicher mehr als es im Flug selbst „abbekommen wird“
(normalerweise). Das ist was ich „weiss“

Gruss
Christian

#6

Moin,

ehrlich gesagt hatte ich noch nie Probleme mit Wasser im Triebwerk - und mir sind auch keine bekannt. Moderne Triebwerke können wirklich eine ganze Menge Wasser ab - da geht es nicht um ein paar Liter, sondern eher Wassermengen im Kubikmeterbereich!
Im übrigen wird schon im Verdichter (Kompressor) eine Lufttemperatur von weit über 300°C erreicht (auch in Reiseflughöhe, bei Außentemperaturen von ca. -56°C), also bevor die Luft in die Brennkammer tritt und damit dürfte sämtliches Wasser hier verdampft sein.

Gruß,

Nabla

#7

WasserEINSPRITZUNG
Bei manchen Triebwerken wird sogar gezielt Wasser ins Triebwerk gespritzt, z.T. auch mit anderen Stoffen vermischt (z.B. Methanol). Dieses Verfahren, das schon sowohl bei Turbinen- als auch bei Kolbentriebwerken Anwendung fand, hat verschiedene Auswirkungen:

  • Leistungserhöhung (gewünschter Haupteffekt)
  • Senkung der Brennkammertemperatur und damit niedrigere Stickoxidbildung

Nachteile:

  • z.T. Korrosionsprobleme
  • zusätzliches Gewicht durch spezielle Tanks und das mitgeschleppte Wasser

Die Wassereinspritzung fand z.B. Verwendung bei der B-52:
http://www.stratofortress.de/j57.html

#8

Turbinen- als auch bei Kolbentriebwerken Anwendung fand, hat
verschiedene Auswirkungen:

Hallo !

Bei Kolbentriebwerken??? Einspritzung von Wasser in den Brennraum???

Gruß Max

#9

Hallo Hariolf,

das Thema Wasser-Methanol-Einspritzung ist aber wirklich nicht mehr aktuell, es ist mehr eine Art historisch Episode der Luftfahrtgeschichte die - wenn ich mich nicht irre - mittlerweile komplett abgeschlossen ist :wink:.

Gruß,

Nabla

#10

Moin Max:

Bei Kolbentriebwerken??? Einspritzung von Wasser in den
Brennraum???

Ja; zum Beispiel um die NOx zu senken:

http://www.wartsila.com/marine/english/index.jsp?cid…

Und wenn Du mit „Diesel Wassereinspritzung“ googelst oder Vivisimo fütterst findest Du weitere links.

Zugegeben; als ich davon das erste Mal hörte fand ich es auch mutig, ein doch relativ inkompressibles Medium auf den Kolben zu spritzen…

Gruß

heavyfuel

#11

Moin heavyfuel:

Bei Kolbentriebwerken??? Einspritzung von Wasser in den
Brennraum???

Aber klar doch, senkt die Temperaturen und erhöht bei niedrigerem Kraftstoffverbrauch die Leistung ganz enorm.
Senkung der Verbrennungstemperatur / Innenkühlung
Nachteil : Entstehendes Säuregemisch zerfrißt den Motor in kurzer Zeit, deshalb nur bei performance problematischen T/O´s für max 5min angewendet.

mutig, ein doch relativ inkompressibles Medium auf den Kolben
zu spritzen…

Dampf ist aber kompressibel…

Gruß
TeeBird

#12

Ich denke, dass bei dem Worst-Case Test der Firma Airbus eher die Gefahr eines Verdichterstalls(Strömungsabriss) besteht, als dass eine Brennkammer „?ablöscht?“…
Man sollte Triebwerke der Flugzeuge nicht als ultimativ emfindlich deklarieren, denn der Grund warum Sie dort angebracht sind ist mitunter der, dass Sie so viel aushalten!
Und wenn man den Luftdurchsatz rechnet, unter
der Berücksichtigung des nicht verbrennenden Sekundärluftstromes, wenn es einen gibt, so ist die Wassermenge verschwindend gering.

#13

Senkung der Verbrennungstemperatur / Innenkühlung

Warum denn das?? Beim Kolbenmotor die Verbrennungstemp. drücken?? Innenkühlung ? Wofür??

Ein Wasser-Brennstoffgemisch wird heute durch die Einspritzdüse eingegeben um die Abgaswerte zu verbessern. Man kippt aber nicht eimerweise Wasser rein, dann würden einem die Deckel um die Ohren fliegen.

Das gab es früher schon, wenn zuviel Wasser im Brennstoff war. Dann sahen Kolben und Zyl.deckelunterseite aber auch danach aus !!! Verrostet!! Gelb!!

Gruß max