05. Antriebe & Treibstoff

Die Aufgabe des Kraftstoffsystems ist die Versorgung der Triebwerke und der APU mit Treibstoff in allen Missionsphasen.

• Kraftstofftank

• Kraftstoffförderanlagen

• Be-& Entlandungsanalage

• Kraftstoffschnellablassanlage

• Kraftstoffmangemementsystem und Kraftstoffanzeige

• Flugkraftstoffe

• Wasserdrainage

• Größe des Flugzeugs

• Triebwerksanzahl

• Kraftstoffkapazität

• Spezielle Anforderugen, z. B. Zusatzreichweiten oder Trimmung

• Flügeln & Rumpf

  • Wing Tanks

  • Fuselage Center Tank

  • additional Tanks (Rumpf + Leitwerk)

Rumpf und Tragflächen

• Werden in einzelene Segmente aufgeteilt

Integralbauweise

• Flugzeugstruktur ist die Tankwand (abgeichtete Kästen)

• i. d. R. in mehrere voneinander getrennte Zellen aufgeteilt

Vorteile:

• Sehr leichte Bauweise

• Optimale Nutzung des Volumen

Nachteile

• Schwer erreichbar bei Wartung

• Austausch der Tanks bei Leckage aufwendig

• Komplizierte Leckagesuche

• Empfindligkeit gegenüber Druckdifferenzen

• Drei Tank-Kategorien (1-3)

  1. Direkter Zugang (Kopf und Schultern)

  2. Direkter Zugang (ganzer Körper)

  3. Kein direkter Zugang

• Nutzung von “Manholes”

• Rumpf- & Zusatztanks aus Gummi, Nylon oder Kunststoff (flexibel/ starr)

Vorteile

• Einfache Wartbarkeit

• Flexibler tank (nicht anfällig für Druckschwankungen)

• Bedarfsabhängiger ein- & ausbau

Nachteile

• Kosten

• Montage

• Integraltanks

• Zellentanks

• Zusatztanke (Wingpods)

• Trimmtanks (Concorde)

Militäranwendung (Gummi oder Leichtmetall)

Vorteile

• Schnelle Montage + Reichweite

• Geringes Strukturgewicht

• Wartbarkeit

Nachteile

• Anfällig für Leckage

• Hohe Kosten (gerade bei Abwurf im Flug)

• zustäzlicher Widerstand

• Wendigkeit begrenzt

• Verlust der Stealthfäigkeit

• bei der Concorde zur Steuerung des SP.

  • Umpumpen des Kraftstoffs

Vorteile

• Vermeidung von aerodynamischen Trimwiderstände

• Einfache Kompensation von SP. Verschiebung

Nachteil

• Mechanisch aufwändiges System

• Zus. Gewicht (Leitung und Tankstruktur)

Die Aufgabe der Kraftstoffförderanlage st es den Kraftstoff aus den Tanks zu den Triebwerken zu pumpen.

• Sicherheit 1,5_ für maximalen Krafstoffdurchsatz

• Jedem Verbraucher müssen 2. Pumpen bereitstehen

• Vers. Stromversorger für Pumpen bereitstellen

• Leitungen müssen außerhalb gefährdeter Bereiche verlaufen (z. B. Fahrwerk)

• Boost Pump - Standard

  • Schaufelradpumpen (Antrieb: Wechselstrommotor)

• Jet Pump

  • Übertragung kin. Energie (hoher Druck) -> Förderstrom erzeugen

• Verteilung des Treibstoffs auf die verfügbaren Tanks übers Feed System

Anforderungen:

• Versorgung aller Abnehmer über jeden Tank möglich

• Umpumpen bei Trimmtanks ermöglichen

• Verbraucher isolieren (im Fehlerfall)

• Oberflügel-Zulaufbetankgung (overwing fuelling)

  • über Schwerkraft, langsam, GA

• Druckbetankung (pressure fuelling)

  • schnell, sauberer, erreichbarer

  • direkt in Flügeltank (Flügelunterseite) -> verteilung durch Feed-System

• Betankung über einen Ausleger

  • Zentral am Heck, leicht bewegliches Roher, gesteuert von Tankerbesatzung

• Sonde und Fangtrichter

  • Flexibler Schlauch am Ende d. Tragfläche

  • Sonde (Tankstutzen) am Flugzeug

  • Pilot muss Sonde in Fangtrichter fliegen

• Ablassen von Treibstoff

Arten:

• Druckentleerung

  • (interne) Kraftstoffförderpumpen enttanken durch Ventile

• Saugenttankung

  • Externe Saugpumpe entleert über Belüftungssystem

• Be- & Enttankung

• Höhenwechsel

• Kraftstoffentnahme

• Strukturverformung

• Volumenänderung durch Aufheizung…

-> Entlüften über Lüftungsüberlaufbehälter (surge vent tank) und Schwimmventile (float valves) zum wieder schließen

• Triebwersschäden bei Einspritzung

• Fehler in der Krafstofffüllanzeige

-> Wasserdrainagen am tiefsten Punkt der Tanks (Wasser schwerer als Treibstoff)

• Dient als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem System und der Cockpit-Crew sowie der Wartungs-Crew

• Überwachung & Kontrolle des gesamten Treibstoffsystems im Cockpit

• Anzeige über 2 Fuel Control Monitoring Computer (FCMC)

  • Können voll automaisiert laufen

  • Kann mit dem gesamten Flight Management System zusammenarbeiten

• Treibstoffmengenanzeige

• Schwerpunktlage des Kraftstoffs

• Treibstofftemperatur

• Kraftstofffaustauschanzeige (corss-feed)

• Betankungsvorgang

• Center Tank im Rumpf

• da die Flügelentlastung erhalten bleiben soll

Erhöhte Sicherheit bei Systemfehlern.

• Niedriger Gefrierpunkt

• Flammpunkt:

  • niedrig für Zündung

  • Hoch genug für sichere Handhabung

• Geringe Neigung zur Verdampfung in großen Höhenund Wasser zu binden

• Verfügbarkeit weltweit

• Heinreichende Schmiereigenschaften

• Primäre Energiequelle

  • Bereitstellung des Schubs für den Vortrieb

• Sekundäre Energiequelle

  • Bereitstellung von Energie für die einzelnen Flugzeugsysteme

    • Bordstromversorgung - El. Energie

    • Hydraulik Pumpe (EDP)

    • Zapfluft (bleed air)

• hohes Schub-Gewichts-Verhältnis

• geringes Gewicht

• hohe Sicherheit/Zuverlässigkeit

• geringe Lärmerzeugung

• geringe Schadstoffemissionen

• geringe (Betriebs-)kosten

• einfache Montage/Demontage

• hoher spez. Schub

• einfache Fehlerdiagnose

  
  

• Kolbenmotor

  • Lycoming 540 Series (Cessna 172)

• Einkreis oder TL (TurboLuftstrom) Triebwerke

  • Junkers Jumo 004 (Me 262)

• Turboprop-Triebwerke

  • TP400-D6 (Airbus A400)

• Zweikreis oder ZTL-Triebwerke

  • Rolls Royce Trent 1000 (B787)

• Erfüllung der Zulassungsanforderungen

  • Gehäusesteifigkeit

  • Niedrige Schwinungen

  • Maximallasten

  • Schaufelbeschädigung -> kein Teil darf weiter durchschlagen

  • Spaltkontrolle zw. Blattspitzen und Gehäuse

Aufgabe:

• Verdichtung der Luft für die Verbrennung

• Erzeugung von Zapfluft (Bleed Air)

Besonderheiten:

• mehrere Stufen

  • jeweils eine Laufschaufel (Rotor) & Leitschaufel (Stator)

• Blisk (Blade integrated Disk)

  • ein Werkstück

  • leicht

  • hohe Steifigkeit

  • geringe Fertigungszeit

  • - Kosten

  • Aufwendiger Tausch

Die Aufgabe der Brennkammer ist die Durchmischung des Kerosin-Luft-Gemisches und die anschließende Verbrennung

Durch einen Luftfilm

• Nicht im Rahmen der Zulassung für Runway-Begrenzung beachtet

• Reduzierung der benötigten Landebahnlänge

  • bei schmutzigen, feuchten oder vereister Landebahn

• Wird bis 120-140° umgekehrt.

Vorteile

• Verkürzung d. Runway-Strecke

NAchteile

• Triebwerks-Stall im Kompressor

• Einsaugung des Abgasstrahls (low velocities)

• Luftkissen unter der Tragfläche

• Veringerung der Haftreibung

• Steine aufwirblen

1. Klappensystem

2. Kaskadensystem

• Pneumatische Aktuatorik (niedrig. Stellkräfte)

  • niedriger Systemaufwand

• Hydraulische Aktuatorik (hohe Stellkräfte)

  • Hoher Systemaufwand

-> Haben immer eine Arretierung als Schutz vor ungewollter Auslösung

Kann mechanisch und elektrisch erfolgen

• Anlassen / Ausschalten

• Schubsteuerung

• Umkehrschubssteuerung

Full Authority Digital Engine Control

• Steuert das Triebwerk, weitere Komponenten und mehrere Parameter

• Schützt vor krti. Betriebszuständen

• erhöht Lebensdauer

• optimale Flugleistung bereitstellen

• aufzeichung von Daten