Allgemeine Fragen

von Pablo C.

Nennen Sie wichtige Kenngrößen von Flugtriebwerken und deren quantitative Zuordnung zum aktuellen Stand der Technik.

Turbinenaustrittstemperatur [ T(t4) = 1850K ]
Druckverhältnis [ 1:60 ]
Bypass-Ratio [ 1:12 ]
innerer (thermischer) Wirkungsgrad [ 47% bei T(t4) von 1700K ]

Welche Anforderungen an moderne Triebwerke gibt es und welche grundsätzliche Auslegungsparameter sind diese zuzuordnen? Was beduetet das für die Konstruktion?

Gesammtwirkungsgrad η(ges) erhöhen: Umstieg von Turbojet auf Turbofan.
SFC senken: Verbesserung der Komponenten in dem man z.B den polytropen Wirkungsgrad erhöht

Wie ist der Moderne Turbofan-Triebwerk aufgebaut?

Von Vorne nach Hinten umhüllt durch die Naccelle:

Spinner
Fan
(evtl. Getriebe für Geared-Turbofan)
Niederdruckverdichter (Booster)
Hochdruckverdichter
Brennraum
Hochdruckturbine
Niederdruckturbine
Düse

Wie funktioniert das Luft-System im Triebwerk?

Luft wird von den jeweiligen Vedichter-/Turbinenstufen abgezapft und an den zu kühlenden/erwärmenden Stellen umgeleitet.

Wo befindet sich das Öl-System im Triebwerk und wie ist diese aufgebaut?

Wo befindet sich das Brennstoff-System des Triebwerkes und aus welchen Komponenten besteht diese?

Welche Anforderungen an dem Verdichter kennen Sie?

Hoher Verdichtungswirkungsgrad
Hoher Luftmassendurchatz bezogen auf den Rotordurchmesser
Geringe Trägheitsmomente des rotors

Wie sieht die aktuelle Triebwerksentwikcklung aus und welche Technologietrends gibt es?

Erhöhung von Druck- & Bypassverhähltnis
Neue Materialien (Hochtemperaturfeste Verbundwerkstoffe, TiAl, MMC)
Lebensdauer
Gewichtsreduktion
Bauweisen und Reparaturverfahren
Kostensenkung in der Fertigung/Wartung
Flug- und Antriebsregelung
Integrierter Starter-Generator
Neue Brennkammertechnologie (Lean Combustion)
“Neue” Triebwerkskonzepte: Geared-Turbofan, Zwischenkühlung, Radialverdichter)

Bis zu welche Schubgrößen sind heut zu Tage möglich? Mit welche von Ihnen bekannten Treibwerke kann man welche Schubgrößen erreichen?

20000 - 45000 lbf:
- CFM 56 / LEAP X
- PW 1000/2000
53000 - 75000 lbf:
- GEnx
- RR Trent 500/700/1000
> 75000 lbf:
- RR Trent 800/900/XWB
- PW4000
- GE90 / GE9X (115000lbf)

Welche Treibwerksbauweisen kennen Sie? Wo werden diese heutzutage an meisten verwendet?

Turbojet (in Kampfflugzuegen)
Low BPR Turbofan (in alten Passagier- und Transportflugzeugen)
Turbofan (in modernen Passagier- und Transportflugzeugen)
Geared-Turbofan (in modernen Passagierflugzeugen)
Advanced Prop/Propfan (werden nicht oft verwendet)
Turboprop (in modernen Militär-/Transportflugzeugen und ein kleinen Passagierluftfahrzeugen)

Welche Anforderungen werden in der Entwicklung eines Triebwerkes für die zivilie Luftfahrt berücksichtigt?

Max. Schub
Verbrauch
Gewicht
Lärm-/Schadstoff-Emissionen
Wartungs- & Betriebskosten
Schubvariation
Zuverlässigkeit / Verfügbarkeit / Support

Welche Anforderungen werden in der Entwicklung eines Triebwerkes für die militärische Luftfahrt berücksichtigt?

Schubverlauf
Max. Machzahl
Geometrische Abmaße
Robustheit
spezielle Wartungsvorgaben
Brennstoffflexibilität
Abstrahlungswärme
Technologische Unabhängigkeit

In welchen Komponenten werden Antriebsysteme unterteilt?

Wie Sieht der typische Auslegungs- und Entwicklungsprozess eines Triebwerkes aus?

Durch welche Bauweise von Triebwerken werden heutzutage die Instandsetzungskosten gesenkt? Wie sieht diese dann aus?

Modulare Bauweise:

Welches Bauteil am Triebwerk ist durch Vereisungsprobleme besonders betreoffen und warum ist das so? Welche Lösungsansätze gibt es um dieses Problem zu lösen?

Spinner
Problem: Starke abbremsung der Luft verursacht ein Temperaturverlust und somit an der stelle zur Vereisung
Lösungen: Aus einem kegelförmigen Spinner wurde zunächt ein elliptises gemacht. Diese war aber auch fehleranfällig, sodass die Zusammensetztung aus beidem die optimale Lösung darstellt. Ein sogenanntes “Coniptical Shaped Spinner”
Dazu: Birdstrike -> Vögel sollen in den Kerntriebwerk gelangen sondern in dem Bypass-Kanal.

Stellen Sie sich mal vor Sie sind gründer einer neuen Fluggesellschaft. Mit welche der folgenden Triebwerken würden sie ich Flotte aufrüsten:

Sie wollen das Bypass-Verhältnis am unten abgebildeten Turbofan Triebwerk erhöhen. Welche Modifikationen wurden Sie vornehmen um dies zu erreichen? Was ist das Problem dieses Triebwerkes gewesen?

Dieses Triebwerk ist in ihrer Drehzahl limitiert, da der Fan mit dem Booster von der gleichen Welle angetrieben werden (siehe untenstehende Formel).

Die Lösung wäre einen Geared-Turbofan zu bauen.

Was bedeutet Sicherheit?

Sicherheit beschreibt wie hoch…

das Risiko des Auftretens eines technischen Fehlers,
die Schwere der Auswirkungen dieses Fehlers,
und dessen Eintrittswahrscheinlichkeit

… sein darf.

Welchen Hersteller gehört folgender Treibwerksfamilie und was kann anhand der Entwicklung gezeigt werden?

Rolls-Royce Trent-Triebwerksfamilie
Trend zu Effizienteren Triebwerken und nicht Kraftvolleren Triebwerken -> Viele mittelgroße Flugzeuge ist lukrativer als ein ganz großes
BPR steigt allmählich
Trent 1000 ist sehr gefragt und kann über sehr viele Schubkategorien Scaliert werden -> einsatz in kleineren Luftfahrzeugen auch möglich -> RR Philosophie

Wie sieht die Klassifikation von Fehler bei Triebwerken aus?