Zusammenfassung
Als Einführung in die Aero-Thermodynamik der Triebwerke — auf der Basis der sog. parametrischen Kreisprozessanalyse1 — wird bewusst vom idealen Kreisprozess ausgegangen, weil dies zum einen übersichtlicher und zum anderen anschaulicher als die sofortige Behandlung der realen Triebwerke ist. So lassen sich wichtige und — trotz der dabei auftretenden Vereinfachungen — dennoch stets qualitativ richtige Auslegungstendenzen für Flugzeugtriebwerke aufzeigen. Die Quantität der Ergebnisse lässt naturgemäß zu wünschen übrig, sodass z.B. Schübe zu üppig und Brennstoffverbräuche zu günstig prognostiziert werden.
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Literatur
Die Methode der parametrischen Kreisprozessanalyse wurde erstmals am California Institute of Technology (CalTech) von Prof. Dr. F.E. Marble eingeführt und später von Prof. Dr. G. Oa-tes an der University of Washington und von Prof. Dr. J. Kerrebrock am Massachusetts Institute of Technology (MIT) weiterentwickelt. Weitere ausführliche Darstellungen zur parametrischen Kreisprozessanalyse sind bei Oates (1988) und bei Mattingly (1996) zu finden.Der Begriff parametrisch leitet sich vom Wort Parameter ab. Unter Parameter wird eine unbekannte Konstante in Gleichungen verstanden, von der diese Gleichungen abhängen und durch deren unterschiedliche Wahl sich das Ergebnis der Gleichungen ändert.
SST = Super Sonic Transport. Hier gab es z.B. das SST-Projekt der Firma Boeing, für das General Electric das Triebwerk GE4 entwickelt hat. Dieses ist ein Einstromtriebwerk, mit einem Verdichterdruckverhältnis von etwa 12. Das Triebwerk OLYMPUS 593, für das SST-Flugzeug Concorde hat im Reiseflug ebenfalls ein Verdichterdruckverhältnis von etwa 12.
Seite 47: „For convenience in the cycle analysis, we denote the overall compression ratio through the fan and the compressor by p recognizing that this would in fact be the product of the fan and compressor pressure ratios“. Hierbei handelt es sich um die Standardmethode zur Berücksichtigung von Druckänderungen über Triebwerkskomponenten. Dabei wird vereinfachend davon ausgegangen, dass die Strömung an den bezifferten Stationen hinreichend genau eindimensional ist, dazwischen aber durchaus stark dreidimensional sein kann. Für die grundlegende thermodynamische Kreisprozessanalyse ist es erst einmal nicht von Interesse, wie der Verdichter oder der Fan den Totaldruck erhöhen. Dabei kann man sich den Fan so vorstellen, dass die ersten Stufen des Verdichters einfach nur extrem nach außen gelängt wurden, umso zusätzlich auch eine Kompression für den Außenstrom herbeizuführen. Werden diese gelängten Verdichterstufen begrifflich als Fan deklariert, so gehört dennoch dessen unterer Beschaufelungsteil zum Verdichter des Primärteils. Das Druckverhältnis des Primärstromverdichters schließt somit die Druckerhöhung des unteren Teils der Fanbeschaufelung mit ein. Die Bezugsebene (2) ist damit sowohl Eintrittsebene des Fans als auch Eintrittsebene des Primärstromverdichters. Die Bezugsebene (13) liegt im Sekundärstrom hinter der Fan-Leitradbeschaufelung (fan exit vanes). In Realität ist es praktisch unmöglich, eine konstante radiale Totaldruckverteilung hinter der Fanbeschaufelung zwischen Nabe und Gehäuse zu realisieren, sodass die Druckerhöhung im unteren Beschaufelungsteil praktisch nie identisch mit der im äußeren Fanbereich ist.
Die einfache Strahltheorie wurde 1862 von William, John Rankine (schottischer Ingenieur: *5.7.1820 †24.12.1872) begründet und 1878 von William Froude (englischer Ingenieur und Schiffsbauer: *1810 †1879) erweitert. 7 Es gibt keine Beeinflussung der Strömung durch den Gasgenerator und/oder durch das Flugzeug.
Exergie = Oberbegriff für alle unbeschränkt unwandelbaren Energien, deren Umwandlung in jede andere Energieform nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik gestattet ist. Der Begriff „Exergie“ wurde erstmals bei Rant (1956) erwähnt.
Lat.: recuperator = „Wiedererwerber“; zugehörig zu: recuperare = „wiedererlangen.“.
Das hier vorgestellte Kapitel ist eine überarbeitete Darstellung der Arbeit von Schliemann (2001)
Lärmregularien, vgl. hierzu auch Kap. 13.2
Der hier abgebildete Wärmetauscher ist u.a. auch für den amerikanischen Kampfpanzer Abrams M1 vorgesehen, wenn dieser in den nächsten Jahren im Rahmen eines sog. Re-Engining-Programms mit der neuen Gasturbine LV100–5 von General Electric ausgerüstet wird. Neben dem Wärmetauscher entwickelt die MTU auch die Arbeitsturbine für dieses Antriebsaggregat.
Aus der Technischen Thermodynamik (z.B. Hahne, 2000) ist über den Ericson-Prozess bekannt, dass isotherme Kompressionen und Expansionen zu Kreisprozessen führen, die ein Maximum an Nutzarbeit abgegeben, bei thermischen Wirkungsgraden, die dem des Carnot-Prozesses entsprechen. Isotherme Kompressionen stellen damit eine bessere Lösung dar als isentrope.
Lanzette = kleines zweischneidiges Stichinstrument in der chirurgischen Praxis
Der Ackeret-Keller-Prozess ist ursprünglich ein Gasturbinenprozess mit geschlossenem Kreislauf, der technische Anwendung bei gasgekühlten Kernreaktoren finden sollte.
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Bräunling, W.J.G. (2004). Parametrische Kreisprozessanalyse idealer Flugzeugtriebwerke. In: Flugzeugtriebwerke. VDI-Buch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07268-4_7
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