Wofür wurden Turbomaschinen ursprünglich geschaffen?
Erzeugung elektrischer Energie Einsatz von Dampf- und Gasturbinen
Pipeline-Stationen
Turbomaschinen als Verdichter zur Druckerhöhung des geförderten Gases
Verfahrenstechnik
Verdichter und Turbinen bei chemischen Prozessen mit Druckerhöhung, -absenkung
Wodurch sind Turbomaschinen gekennzeichnet und wofür eignen sich dich bevorzugt für?
Befördern Fluid von einem Druckniveau auf ein anderes. Dabei wird dem Fluid Energie zugeführt (Druckerhöhung) oder Energie entnommen (Druckabsenkung).
Große Volumenströme, große Leistungen, hohe Leistungskonzentration bezogen auf Bauvolumen.
Warum ist das Modell der Pelton-Turbine nicht geeignet für gasförmiges Fluid?
Zwischen dem Fluidstrahl und einem umgebenden gasförmigen Medium tritt eine relativ große Reibung auf Die Volumenströme sind häufig für einen einzelnen Gasstrahl zu groß
Die Enthalpiedifferenzen und die dadurch entstehenden Strömungsgeschwindigkeiten für eine derartige Turbine sind zu groß
Warum werden thermische Turbomaschinen häufig mehrstufig, als eine Wiederholung der Folgen von Leit- und Laufgitter, ausgeführt?
Wegen der relativ großen Enthalpieänderung
Wie erfolgt bei Turbomaschinen die Druckänderung?
Sie erfolgt nicht direkt, sondern auf dem Umweg über die kinetische Energie
Zeichne Profilschnitte einer Turbinenstufe
Beschreibe die Wirkungsweise einer Turbine?
Bei der Turbine wird das Medium zunächst entspannt und dabei ein möglichst großer Anteil der nutzbaren Enthalpie des Fluids (Exergie) in kinetische Energie umgewandelt. Die kinetische Energie des Fluids wird dann in mechanische, an der Welle der Turbine verfügbare Energie umgesetzt. Die Energieumsetzung in der Turbine kann man daher in 2 Schritten darstellen:
Zeichne das Geschwindigkeitsdreieck einer Turbinenstufe
Nenne die 2 kennzeichnenden Schritte der Energieumsetzung einer Turbine.
Zeichne generellen Aufbau einer Turbinenstufe
Nennen sie die Verschiedenen Ebenen einer Turbine und Verdichter (Zahl + Bedeutung)
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Turbinenstufe mit 50% Reaktion
Was kennzeichnet eine Gleichdruckturbine im klassischen Betriebsfall?
Abströmung erfolgt axial und somit drallfrei Maximale Leistung bzw. Maximaler Wirkungsgrad
u=𝑐1 u/2 𝛼=90°
Nachteil: Bei der drallfreien Abströmung wird dem Fluid der größtmögliche Teil der kinetischen Energie entzogen.
Zeichne die Profilschnitte einer Turbinenstufe mit 50% Reaktion
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Gleichdruckturbine im klassischen Betriebsfall
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Überdruckturbinenstufe für den klassischen Betriebsfall
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Überdruckturbinenstufe
Zeichne die Profilschnitte einer Überdruckturbinenstufe für den klassischen Betriebsfall
Zeichne die Profilschnitte einer Überdruckturbinenstufe
Nenne die 2 kennzeichnenden Schritte der Energieumsetzung eines Verdichters
Erkläre die Arbeitsweise eines Gleichdruckverdichters
Da dem Fluid Arbeit zugeführt werden soll, muss im Laufgitter die Strömung in Umfangsrichtung umgelenkt werden. Da ferner über das Laufrad hinweg der Druck konstant bleiben soll, müssen (reibungsfreie Strömung) die relativen Strömungsgeschwindigkeiten w1 und w2 sowie die Querschnittsflächen gleich groß sein. Dabei wird im feststehenden Bezugsystem die Strömungsgeschwindigkeit von c1 auf c2 vergrößert. Im nachfolgenden Leitrad wird durch eine Umlenkung in axialer Richtung und eine dadurch bedingte Querschnittserweiterung die Strömung verzögert, woraus sich eine Druck und Enthalpieerhöhung ergibt.
Erkläre die Arbeitsweise eines Überdruckverdichters
Bereits im Laufrad, das die von der Welle gelieferte mechanische Energie über die Schaufeln in kinetische Energie des Fluids umsetzt, erfolgt zumindest teilweise auch eine Umsetzung von kinetischer Energie in Enthalpie, verbunden mit einer Druckerhöhung, d.h. w2 < w1
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke eines Gleichdruckverdichters
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Repetierstufe mit axialer Zu- und Abströmung bei 0 < W < 1
Zeichne die Profilschnitte eines Gleichdruckverdichters
Zeichne die Profilschnitte einer Repetierstufe mit axialer Zu- und Abströmung bei 0 < W < 1
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Repetierstufe mit drallbehafteter Zu- und Abströmung bei 0 < W < 1
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Repetierstufe bei W = 0,5
Zeichne die Profilschnitte einer Repetierstufe mit drallbehafteter Zu- und Abströmung bei 0 < W < 1
Zeichne die Profilschnitte einer Repetierstufe bei W = 0,5
Was sind die Vorteile von der Ausführung von Axialverdichtern mit 50% Reaktion und symmetrische Profile in Lauf- und Leitgitter?
Geschwindigkeitsdreiecke sind symmetrisch
Es ergeben sich eine gleichmäßige Druckerhöhung in Lauf- und Leitgitter und ein gleichmäßiger Strömungskanalverlauf.
Die Bauweise gestattet bei vorgegebener maximaler Strömungsgeschwindigkeit die größtmögliche Druckerhöhung in einer Stufe.
Was gilt bei der Ausführung von Axialverdichtern mit 100% Reaktion?
Die gesamte Enthalpieänderung und Druckerhöhung erfolgt hier im Laufrad, während im Leitrad nur umgelenkt wird. Solche Verdichter kommen häufig in stationären Anlagen zum Einsatz
Zeichne die Geschwindigkeitsdreiecke einer Repetierstufe bei W = 1
Zeichne Profilschnitte eines Turbinen- bzw. Verdichterlaufrad
Zeichne die Profilschnitte einer Repetierstufe bei W = 1
Zeichne h-s-Diagramm für den Prozess im Turbinenlaufrad
Welche Werte nehmen die Verlustbeiwerte beim Turbinen- und Verdichterlaufrad an und wie werden sie berechnet?
Zeichne h-s-Diagramm für den Prozess im Verdichterlaufrad
Wie setzt sich Δ𝑤 beim Turbinen- bzw. Verdichterlaufrad zusammen?
Was kennzeihet die Euler’she Turbomaschinengleichung und wie lautet sie?
Sie zeigt, dass für die Energieumsetzung neben der Umfangsgeschwindigkeit die Umfangskomponenten der Strömungsgeschwindigkeit Maßgebend sind.
Zeichnen bei den Profilschnitte einer Turbinen- bzw. Verdichterlaufrad die Lage der Kontrollflächen ein
Was ist die Aufgabe einer Schubdüse?
Durch Entspannen des Fluids, dessen nutzbare Energie (Exergie) in kinetische Energie umsetzen, um dadurch Schub zu erzeugen.
Während der statische Druck und die Dichte bei der Expansion absinken, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu.
Bei Unterschallströmung ist die rel. Zunahme der Geschw. größer als die rel. Abnahme der Dichte —> Strömungsquerschnitt nimmt ab. Bei Überschall kehren sich die Verhältnisse um, sodass der Strömungsquerschnitt zunimmt.
Zeichne eine konvergente und konvergent-divergente Schubdüse
Erklärung konvergente Düse
Erklärung konvergent-divergente Düse
Warum ist der praktische Einsatz k-d Schubdüsen mit fester Geometrie problematisch?
Was passiert wenn man eine k-d Düse bei einem, gegenüber dem Auslegungsdruckverhältnis vergrößerten Druckverhältnis, bzw. die konvergente Düse bei einem überkritischen Druckverhältnis betreibt?
Es kommt hinter der Düse zu einer Nachexpansion des in der Austrittsebene noch unvollständig entspannten Fluids. Die von der Austrittskante ausgehenden Verdünnungsfächer werden an der Strahlgrenze als Verdichtungsstöße reflektiert, so dass ein Strahl mit wechselndem Durchmesser entsteht
Zeichne die möglichen Vorkommnisse beim Betrieb einer nicht angepassten Düse
Was passiert wenn man eine k-d Düse bei einem gegenüber dem Auslegungsdruckverhältnis verkleinerten Druckverhältnis betreibt?
Während bei nur geringfügig über dem Druck in Austrittsquerschnitt liegenden Umgebungsdruck lediglich schwache Verdichtungsstöße von der Düsenhinterkante ausgehen, vereinigen sich mit zunehmendem Druckunterschied die schrägen Verdichtungsstöße zu einem einzigen senkrechten Verdichtungsstoß, der in die Düse hineinwandert. Dabei kommt es im inneren der Düse zur Strömungsablösung, verbunden mit großen Verlusten und erheblicher Lärmentwicklung.
Für welche Druckverhältnisse legt man eine Düse aus?
Für die kleinsten während des Betriebs auftretenden Druckverhältnisse, um große Verluste bei sonst auftretenden Überexpansionen zu vermeiden. In den anderen Betriebsfällen werden Nachexpansionen in Kauf genommen.
Konvergente Düsen im Betrieb abhängig vom kritischen Druckverhältnis
Was zeigt sich beim Vergleich einer konvergente Düse mit einer angepassten, verlustfreien, konvergent-divergenten Düse?
Zeichne Verlauf von Geschwindigkeit, Druck und Temperatur am Schubdüsenaustritt abhängig vom Umgebungsdruck mit konst. Totalzustand am Austritt
Zeichne Verlauf von unterschiedlichem Totaldruck p_{t9} bei konstantem Umgebungsdruck
Erkläre den Verlauf von Geschwindigkeit, Druck und Temperatur am Schubdüsenaustritt abhängig vom Umgebungsdruck mit konst. Totalzustand am Austritt
Erkläre Verlauf von unterschiedlichem Totaldruck p_{t9} bei konstantem Umgebungsdruck
Zeichne Einwellen-Einstrom-Triebwerk (mit NB/ ohne NB)
Zeichne Zweiwellen-Einstrom-Triebwerk (mit NB/ ohne NB)
Zeichne Zweiwellen -Zweistrom-Triebwerk, ungemischt (mit NB/ ohne NB)
Zeichne Zweiwellen -Zweistrom-Triebwerk, gemischt (mit NB/ ohne NB)
Zeichne Dreiwellen -Zweistrom-Triebwerk, ungemischt (mit NB/ ohne NB)
Zeichne Dreiwellen -Zweistrom-Triebwerk, gemischt (mit NB/ ohne NB)
Wie läuft der Gasturbinenprozess in einem Turboluftstrahltriebwerk ab?
Woraus besteht im Wesentlichen eine stationäre Gasturbine?
Verdichter; komprimiert die aus der Umgebung angesaugte Luft durch Zufuhr von mech. Energie
Brennkammer; durch Wärmezufuhr wird die Energie des verdichtete Fluids erhöht
Turbine; Expansion des heißen Gases mit Gewinnung von mech. Energie
Funktionsweise einer Gasturbine
Zusammenspiel von Verdichter, Brennkammer und Turbine.
Mit einem Teil der in der Turbine gewonnenen mech. Energie muss zunächst der Leistungsbedarf des Verdichters gedeckt werden.
Die Überschussleistung kann dann als eigentliche Nutzleistung (bpw. Zum Antrieb des Generators) dienen.
Schematische Zeichnung einer Gasturbine
Funktionsweise eines Turboluftstrahltriebwerks
Beim Flug mit hohen Machzahlen wird das Fluid im Einlauf, relativ zum Triebwerk, verzögert. Dabei steigt dessen stat. Drucks. Anschließend wird das Fluid im Verdichter verdichtet und dann in der Brennkammer wie bei der stat. Gasturbine die Energie des Fluids durch Wärmezufuhr erhöht. In der Turbine wird gerade soviel mech. Energie entzogen, wie zum Antrieb des Verdichters notwendig ist (Leistungsgleichgewicht). Die weitere Entspannung erfolgt anschließend in der Schubdüse, wobei der für mech. Energie nutzbare Teil der Wärmemenge in kin. Energie des Abgasstrahls umgesetzt wird.
Schematische Zeichnung einer Turboluftstrahltriebwerks
Funktionsweise eines Staustrahltriebwerks
Die gesamte Kompression erfolgt im Einlauf unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Fluids. Für hohe Flugmachzahlen ist damit eine ausreichende Kompression erzielbar, so dass auf den Verdichter und die Turbine her verzichtet werden kann und das Staustrahltriebwerk den geeigneten Antrieb darstellt. Der Wärmezufuhr in der Brennkammer folgt direkt die Expansion des heißen Gases in der Schubdüse mit einer Erzeugung hoher Strahlgesch.
Schematische Zeichnung einer Staustrahltriebwerks
Vergleich Gasturbine, TL- und Staustrahltriebwerk
Welche Annahmen werden bei der Wirkungsweise des Idealen Gasturbinenprozesses (Joule Prozess) getroffen
- Verlustfrei arbeitende Komponenten
- Konstante Fluidzusammensetzung
- Konstante spezifische Wärmekapazität
- Vernachlässigbare Strömungsgeschwindigkeit
P,v- und T,s-Diagramm des Joule Prozesses
Ablauf des Joule Prozesses
- Isentrope Verdichtung
- Wärmezufuhr bei konst. Druck in der Brennkammer
- Isentrope Expansion
- Isobare Zustandsänderung zurück auf den Ausgangszustand
Definition Nutzarbeit
Wird ein offenes System von einem Fluid durhströt,….
Ein wichtiges Ziel der gegenwärtigen Weiterentwicklung von Gasturie ud Triewerke ist ….
…die Erhöhug der Expasiosteperature, um somit das Verhältnis von Expansions- zu Kompressionsarbeit zu vergrößern. Dem Anheben der Turbineneintrittstemperatur sind allerdings durch die zulässige thermische Beanspruchung der Turbinenbeschaufelung Grenzen gesetzt.
Isentroper Wirkungsgrad Verdichter + h,s-Diagramm
Isentroper Wirkungsgrad Turbine + h,s-Diagramm
Warum ist der Zahlenwert des isentropen Wirkungsgrades nicht das optimale Maß, um die Güte einer Maschine auszudrücken?
Vor allem bei vielstufigen Maschinen mit großem Druckverhältnis zu ungenau zur Realität. Bei einem mehrstufigen Verdichter ist hauptsächlich in den letzten Stufen, die im verlustfreien Fall zugeführte Arbeit größer als beim gewählten isentropen Vergleichsprozess. Dies gilt genauso für die Entspannung in der Turbine. Bei Benutzung des isentropen Wirkungsgrades werden die letzten Stufen des Verdichters zu ungünstig bewertet und somit ist der isentrope Wirkungsgrad niedriger als der tatsächliche. Das kommt daher, dass der Endzustand des wirklichen Prozesses sich weit von dem des Vergleichsprozesses entfernen kann. Bei der Turbine sind die Verhältnisse umgekehrt.
Vorteil der Verwendung des Polytropen anstatt des Isentropen Vergleichsprozesses:
Verdichter und Turbine werden nicht zu schlecht bzw. zu gut bewertet.
Der polytrope Vergleichsarbeit im h,s-Diagramm ergibt sich aus der Summe der Ordinatenabschnitte bei der schrittweisen Annäherung der Polytropen durch kleine Abschnitte von Isentropen (verlustlose Verdichtung) und Isobaren Wärmeabgabe.
Vergleich isentroper und polytroper Vergleichsprozess beim Verdichter
Wie ergibt sich der polytrope Vergleichsprozess einer Turbine?
Durch Überlagerung einer verlustfreien Expansion mit Arbeitsabgabe und einer Wärmezufuhr.
Was sind erreichbare polytrope Wirkungsgrade heutiger Triebwerke?
Erklären sie die Wirkungsweise der Bennkammer
Welche Werte nimmt der Totaldruckverlust in der Brennkammer an?
Womit beurteilt man die Güte der Verbrennung?
Typische Gütewerte des Nachbrenners
Nennen Sie die an der Entwicklung der ersten Turboluftstrahltriebwerke maßgeblich beteiligten Persönlichkeiten und deren Beitrag
- Ernst Heinkel; erster erfolgreicher Flug mit Strahltriebwerk (He S5B) 1939, Leiter der Triebwerksentwicklung von 1936 an Papst von Ohain
- In England: Frank Whittle, bevorzugt Triebwerke mit Radialverdichtern
Welche Triebwerkstypen wurden bereits in den 40er-Jahren entwickelt?
PTL, ZTL, TL w/Radialverdichter, TL w/Axialverdichter
Mit welcher Zylinderanordnung wurden die früher hergestellten Kolbenflugmotoren mit großer Leistung ausgeführt?
Sternanordnung —> Sternmotor
Nennen sie wesentliche Unterschiede zw. den Triebwerken der 40er-Jahre und heute
- Nebenstromverhältnis
- Höhere Wirkungsgrade
- Mehrwellig
- Niedriger Brennstoffverbrauch
- Geringere Lärm- und Schadstoffentwicklung
- Verringerung der Stickstoffemissionen
- Hohe Zuverlässigkeit, Lebensdauer, Wartungsfreundlichkeit
Was kennzeichnet die früher hergestellten Umlaufmotoren? Was war an diesen Motoren vorteilhaft?
Welcher Motor wurde in der Luftfahrt zum ersten Mal erfolgreich eingesetzt? Wann? Von wem?
Dampfmaschine 2,2 kW, 1852 in Ballon —> Luftschiff, Henry Giffard
Kolbenmotor, 1903, Orville und Wilbur Wright
Welches Triebwerk wurde beim ersten erfolgreichen Flug mit einem TL-Triebwerk eingesetzt? Wer war maßgeblich an der Entwicklung daran beteiligt?
Triebwerk He S3B (Radialverdichter und –turbine) 1939 von Papst von Ohain, in Flugzeugstruktur He 178 von Ernst Heinkel
Was ist gemeinsam, was unterschiedlich beim th. Prozess und dessen Durchführen beim TL-Triebwerk im Flug und beim Staustrahltriebwerk?
Gemeinsam: Prozess ist gleich, Brennkammer, Schubdüse, Einlauf
Unterschiedlich: Turbine, Verdichter
Leiten sie den installierten Schub her
Wodurch unterscheiden sich Triebwerksschub und installierter Schub? Was ist Ziel bei der Def. Des Triebwerksschubs?
Erläutern sie die Begriffe: Vortriebsleistung Strahlleistung Vortriebswirkungsgrad
Wan stimmen der wirkliche Prozess und der polytrope Vergleichsprozess bei Turbomaschinen überein und worin unterscheiden sich die beiden Prozesse
Gebrüder Wright 1903 den Ottomotor (von Daimler entwickelt)
Erläutern Sie die Begriffe (keine Formeln; Annahme n= const, p_0=p)
Vortriebsleistung
Strahlleistung
Vortriebswirkungsgrad
Vortriebsleistung:
im unbewegten, bodenfesten Bezugssystem bewegt sich der Angriffspunkt der Luftkraft mit c_0
Strahlleistung:
Beschleunigung des Massenstroms von c0 auf cg
Vortriebswirkungsgrad:
Quotient aus Vortriebsleistung und Strahlleistung
Resultat/Ursache = Gütegrad
Skizzieren Sie für die Triebwerksprozess bei festgehaltener Umgebungstemperatur und Turbineneintrittstemperatur den Verlauf
der spezifischen Krompressionsarbeit a_k
der spezifischen Expansionsarbeit a_E
der spezifischen Nutzarbeit a_GT
der in der Brennkammer zuzuführenden spezifischen Wärme q*
des Prozesswirkungsgrades η_GT
Über dem Kompressionsverhältnis PI_K, jeweils für vollkommene und verlustbehaftete Komponenten.
Wie ist die Nutzarbeit bestimmt?
Zeichnen SIe in das obere Diagramm für ein Kompressionsdruckverhältnis die Nutzarbeit als Strecke ein.
Stellen Sie die Lage der Optimalpunkte deutlich dar und erklären Sie die unterschiedliche Lage.
Erklären Sie den unterschiedlichen Verlauf bei den beiden Maschinenarten
Wie lautet gemäß der Schubdefinition die Formel für den Triebwerksschub eines Einkreistriebwerks bei n5\=n0 und p5\=p0?
Warum unterscheidet sich der nach dieser Formel berechnete Schub von der Kraft, die von einer Triebwerksgondel auf die Zelle übertragen wird (installierter Schub)?
Welche Kräfte müssen berücksichtigt werden, um aus dem Triebwerksschub den installierten Schub zu berechnen (Formel)?
Skizzieren Sie im T,s-Diagramm für den Flugfall den wirklichen Prozessverlauf (totale Zustände 0,5a und 5i) eines Zweikreistriebwerkes ohne Strahlmischung bei
p5a = p5i = p0
zeichnen Sie einen (vereinfachten) Schnitt durch eine Triebwerksbrennkammer. Erläutern Sie dei Aufgabe der einzelnen Abschnitte
Skizzieren Sie das Schema eines Zweiwellen-Zweikreistriebwerkes mit drei Verdichtern, ohne Strahlmischung. Bezeichnen Sie die Komponenten
Skizzieren Sie in einem h,s-Diagramm die Zustandsänderung für einen verlustbehafteten Triebwerkseinlauf (statische und totale Zustandpunkte).
Stellen Sie die kinetischen Energien des Fluids dar
Mit welcher Größe kann die Güte eines Einlaufes für die unterschiedlichen Betriebsfälle zweckmäßig beschrieben werden?
Skizzieren und erläutern Sie für eine konvergente Schubdüse den Verlauf von c_s, p_s und Ts abhängig von p_t5 bei konstantem p0 und T_t5
Welches Triebwerk wurde beim ersten erfolgreichen Flug mit einem Turboluftstrahltriebwerk eingesetzt? Wer war maßgeblich an der Entwicklung dieses Triebwerks beteiligt?
Triebwerk HeS3B (1939) im Flugzeug He178; Entwicklungleitser Hans von Ohain
Was ist gemeinsam, was ist unterschiedlich beim thermodynamischen Prozess und dessen Durchführung beim TL-Triebwerk im Flug und beim Staustrahltriebwerk
Staustrahltriebwerk: keine Verdichter- und Turbinenstufen notwendig; Problem: Stelbststartfähigkeit
Erläutern Sie, weshalb zur Erzeugung großer Druckverhältnisse mehrwellige Verdichtung eingesetzt wird
Schaufeln der letzten Stufe entweder sehr klein (bei großem Dm) und dadurch hohe Verluste, oder sehr groß (bei kleinem Dm) und dabei zu geringe Umfangsgeschwindigkeit
—> viele Schaufeln/Stufen (Nachteil: Bauraum,Gewicht)
Teillastproblem: Im Teillastbetrieb ist das Druckverhältnis geringer als im Auslegungsfall. Dadurch arbeiten die Stufen vorne & hinten nicht mehr optimal.
Skizzieren Sie das Schema eines Dreiwellen-Zweikreistriebwerkes ohne Strahlmischung. Bezeichnen Sie die Komponenten
Welche Gründe führen zur Definition des Triebwerksschubs?
als Vergleichswert für Triebwerke unabhängig vom Flugzeug und Einbaubedingungen.
Abhängig von:
Leistungshebelstellung
Flugzustand
Triebswerk(styp)
Beschreiben Sie den Vergleichsprozess für den polytropen Verdichtungsgrad
Welche Gütegrade werden für den Einlauf verwendet? Nennen Sie vor- bzw. Nachteile
Wie wirkt sich eine Steigerung der Turbineneintrittstemperatur auf den Triebwerksprozess aus?
Wie kann einer ungünstigen Auswirkung der Steigerung der Turbineneintrittstemperatur entgegengewirkt werden?
Zeichnen Sie das Schema eines Zweiwellen-Zweikreistriebwerkes mit zwei Verdichtern und Strahlmischung. Bezeichnen Sie die Komponenten
Skizzieren Sie ein T,s-Diagramm für eine Flugfall den Prozessverlauf für ein TL-Triebwerk mit Nachverbrennung (totale Zustandspunkte 0 ud 5, p_s = p_0)
Nennen und erläutern Sie die Vor- und Nachteile von Propfan-Triebwerken
+
hoher Vortriebswirkungsgrad
hohe Leistung auch bei geringen Geschwindigkeiten
-
Lärmentwicklung der freilaufenden Blätter
Notwendigkeit eines Getriebes —> Mehrgewicht
Geschwindigkeit begrenzt
Skizzieren Sie die Profilschnitte und die Geschwindigkeitsdreiecke einer Axialturbinenstufe mit 50% Reaktion sowie konstanter Axialgeschwindigkeit. Bezeichnen Sie Ebenen, Geschwindigkeiten und Winkel
Erläutern Sie den Unterschied zwischen dem idealten Gasturbinenprozess (Joule) und dem wirklichen Triebwerksprozess
Welche Gütewertde werden für die Triebwerkskammer verwendet und welche Zahlenwerte werden dafür erreicht (orientierend)?
Wie wirkt sich steigende Turbineneintrittstemperatur aus
auf Gasturbinenwirkungsgrad
auf den Gesamtwirkungsgrad eines Triebwerks
Erläutern Sie die Zusammenhänge
Durchströmung Gleichdruckturbinenlaufrad Strömungsgeschwindigkeit Absolutsystem Reibung
Beschleunigungsgitter Gleichdruckgitter Verzögerungsgitter
Überdruck Axialverdichter
überkritisches Druckverhältnis
Umlaufmotor
Triebwerksschub installierter
polytrop Turbinenwirkungsgrad Vergleichsprozess
Skizzieren Sie das Schaltschema eines Zweiwellen-Propellerturbinentriebwerkes
Was ist beim Dreiwellen-Zweikreistriebwerk im Vergleich mit dem Zweiwellen-Zweikreistriebwerk mit drei Verdichtern vorteilhaft?
Alle drei Verdichter werden von einer eigenen Welle/Turbine angetrieben. Ihre Drehzahl kann somit optimal ausgelegt werden und eine Schaufelverstellung bzw. Ablassvorrichtung ist nicht notwendig
Bei einer vielstufigen Überdruckturbine wird die Strömung in jedem Gitter beschleunigt, trotzdem ist die Austrittsgeschwindigkeit aus dem letzten Gitter vergleichsweise niedrig.
Wie ist das zu erklären?
Das Fluid wird zwar beschleunigt (also umgelenkt), aber die Turbine gibt mechanische Leistung an die Welle ab, indem sie kinetische Energie dem Fluid entzieht. Dadurch reduziert sich die absolute Turbinenaustrittsgeschwindigkeit.
Mit welchen Zylinderanordnunge wurden die früher hergestellten Kolbenflugmotoren großer Leistung ausgeführt?
Sternmotor
Beschreieben Sie den Vergleichsprozess für den polytropen Verdichterwirkungsgrad. Inwiefern eignet sich der polytrope Vergleichsprozess besser als der isentrope?
Welcher der beiden Vergleichsprozesse liefert den größeren Verdichterwirkungsgrad?
Begünden Sie Ihre aussage
In welchen Anwendungsfällen muss das Turboflugtriebwerk zur Erziehlung eines gutesn Gesamtwirkungsgrades als Zweistromtriebwerk ausgeführt werden? Unter welchen Bedinungen lässt sicha uch mit dem Einstromtriebwerk ein günstiger Gesamtwirkungsgrad erreichen?
Warum werden konvergente Schubdüsen auch bei überkritischem Druckverhältnis eingesetzt? Welche Unterscshiede ergeben sich dabei für den Schub im Vergleich zur konvergent-divergenten Schubdüse? Erläutern sie dies anhand der Glieder der Schubgleichung
Nennen Sie an der Entwicklung der ersten Turboflugtriebwerke maßgeblich beteiligte Persönlichkeiten und deren Beitrag
Pabst von Ohain (Entwicklungsleiter)
Ernst Heinkel
Skizzieren Sie in einem h,s-Diagramm die Zustandsänderung für einen verlustbehafteten Triebwerkseinlauf für c_0=0 (statische und totale Zustandswerte).
Stellen Sie im Diagramm die kinetische Energie des Fluids in der Ebene 1 dar.
Wodurch ist die Güte des Einlaufs charakterisiert?
Was sagt die AIA-Formel aus?
Wie ist der Brennkammerausbrenngrad definiert und welche Modellvorstellung wird dabei verwendet?
Skizzieren Sie das Schema eines Zweiwellen-Zweistromtriebwerks mit drei Verdichtern und Strahlmischung. Bezeichnen Sie die Komponenten
Welchen Zusammenhang beschreibt der Reaktionsgrad? Wie ist der kinematische Reaktionsgrad definiert?
Skizzieren Sie das Schaltschema eines Zweiwellen-Zweistromtriebwerkes mit zwei Verdichtern, Strahlmischung ung nachbrenner. Bezeichnen Sie die Komponenten
Skizzieren Sie die Profilschnitte und die Geschwindigkeitsdreiecke einer Gleichdruck-axialturbinenstufe mit konstanter Axialgeschwindigkeit
Worin stimmen der wirkliche Prozess und der polytrope Vergelichsprozess bei Turbomaschinen überein und worin unterscheiden sich die beiden Prozesse?
Bei einem überkritischen Düsendruckverhältnis werden sowohl konvergente als auch konvergent-divergente Schubdüsen eingesetzt. Erläutern Sie Vor- und Nachteile
Wie ist das Verdichterdruckverhältnis (ohne die im Einlauf erfolgende Verdichtung) eines Turboflugtriebwerkes bei unterschiedlichen Flugmachzahlen und festgehaltener Turbineneintrittstemperatur zu wählen, wenn höchster Gesamtwirkungsgrad angestrebt wird?
Wie verhalten sich die mit einem Staustrahltruebwerk bei unterschiedlichen Flugmachzahlen erreichbaren Gesamtwirkungsgrade?
Erklären Sie die Zusammenhänge
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