Zusammenfassung
Das Kap. 5 beschäftigt sich theoretisch mit der Schubgleichung für Turbojet- und Turbofantriebwerke. Eine detaillierte Anwendung des Impulssatzes der Strömungsmechanik auf Triebwerke und deren Einzelkomponenten zeigt, wie man den Schub und/oder die Axialkräfte von Triebwerkskomponenten bestimmen kann. Dieses schließt auch senkrecht startende Flugzeuge mit schwenkbaren Düsen mit ein. Der Einfluss der Außenströmung auf die Impulsbetrachtung am Triebwerk wird ebenfalls analysiert. Die Entwicklung des Strahls hinter dem Triebwerk wird dabei ebenso mitdiskutiert, wie auch die Wahl der Kontrollebenen vor und hinter dem Triebwerk und welchen Einfluss sie auf den so berechneten Schub haben. Zahlreiche Rechenbeispiele ergänzen und veranschaulichen den Stoff. Anschließend werden die äußeren Einflüsse (Flughöhe, Barometerdruck, Umgebungstemperatur) auf den Schub behandelt, so wie auch die Wirkung der Fluggeschwindigkeit auf den Schub. Es schließt sich eine Abhandlung über Triebwerksleistungsstufen (Ratings) an, zu der auch eine grundlegende Beschreibung der Triebwerksregelung gehört. Das Kapitel schließt damit ab, nach welchen Methoden Piloten den Schub im Flugzeugcockpit angezeigt bekommen und verändern können. Und da Triebwerke, genau wie auch Autos, nicht immer mit „Vollgas“ gefahren werden, wird erläutert, was man unter Schubreduzierung und Triebwerksschonung im alltäglichen Flugbetrieb versteht und wie man ihn realisiert. Also die Betrachtung des Schubes unter den Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit, der Umweltschonung und der Wartungsminimierung, ohne dabei Einbußen hinsichtlich der Sicherheit hinnehmen zu müssen.
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Punktprodukte von Vektoren werden gebildet, indem die Beträge beider Vektoren mit dem Kosinus des von ihnen eingeschlossenen Winkels multipliziert werden. Der Betrag des Normalenvektors ist „1“ und alle Winkel sind positiv, wenn sie entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen.
- 2.
Für Dummies (im englischen Original: For Dummies , Making Everything Easier. A Reference for the Rest of Us!) ist eine Reihe von Sachbüchern, die in gut aufbereiteter und leicht fasslicher Form komplexe Themen an Leser vermitteln, die im jeweils behandelten Thema weitestgehend unerfahren sind.
- 3.
Die Machsche Ähnlichkeit bezieht sich dabei auf die so genannte mechanische Ähnlichkeit von Strömungen, hier insbesondere von Strömungen bei hohen Geschwindigkeiten (Ma > 0.3). Nur für mechanisch ähnliche Strömungen kann man Rückschlüsse von einem bekannten Strömungszustand auf einen anderen ziehen. Bei einer Strömung durch eine gegebene Düse kann das Strömungsvolumen durch Druck- und/oder Temperaturänderungen variieren. Ähnlich (vergleichbar) sind solche Strömungen mit sich ändernden Drücken und Temperaturen nur dann, wenn auch ihr Machzahlen gleich sind und nicht, wenn ihre Geschwindigkeiten gleich sind.
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Die so genannte gedachte Schließung des Kreisprozesses von 9 nach 0 mit Wärmeabgabe an die Umgebung ist hier bei der Wahl des Wortes „Kreisprozess“ nicht mit eingeschlossen.
- 5.
Der internationale Standardtag (Standard Day) ist auf Meereshöhe (NN, Sea Level) definiert und weist einen Barometerdruck von p 0 = 101 325 Pa (29.92 in. Hg) und eine Lufttemperatur von T 0 = 288.15 K (ϑ0 = 15 °C, ϑ F = 59 °F) auf. Der internationale Heißtag (Hot Day) ist der Standardtag plus 15 K bei der Temperatur, d. h., T 0 = 303.15 K (ϑ0 = 30 °C, ϑ F = 86 °F).
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In Kap. 4 war erläutert worden, dass eine Methode der Schubverstärkung die Wassereinspritzung im Verdichtereintritt ist. Dadurch wird die angesaugte Luft abgekühlt und damit der angesaugte Massenstrom erhöht, wodurch sich nach den oben gemachten Ausführungen der Schub erhöht.
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FAR Part 1 „Definitions and Abbreviations“. FAR Part 33.7 „Engine Ratings and Operating Limitations“.
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Es ist nach wie vor üblicher Standard, den Schub eines Triebwerks, sobald es am Flugzeug betrieben wird, in Pounds und nicht in Newton anzugeben (1 lbf = 4.44822 N).
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In den 1970er Jahren experimentierten Pratt & Whitney und die NASA mit dem ersten FADEC-System. Dieses flog erstmals an der General Dynamics F-111 Aardvark, die dazu auf der linken Flugzeugseite mit einem hochmodifiziertem TF30-P-100 Turbofan ausgerüstet wurde. Das PW F100 (F-15 Eagle und F-16 Fighting Falcon) war dann das erste FADEC geregelte (militärische) Triebwerk. Als erstes ziviles FADEC geregeltes Triebwerk folgte darauf das PW 2000. Später kam dann das PW 4000 mit einem „dualen“ FADEC System hinzu, d. h., dass es aus Redundanzgründen mit zwei identischen digitalen Datenbussen ausgestattet war.
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ARINC 429 ist ein in den 1970er Jahren entwickelter und schließlich in den 1980er Jahren eingeführter Datenbusstandard für Verkehrsflugzeuge, der über einen High-Speed-Bus eine maximale Datenübertragungsrate von 100 kbit/s erreicht, der Low-Speed erreicht eine Übertragungsrate von 12,5 kbit/s. ARINC 429 findet man in einer Light-Variante auch in Business- und Sportflugzeugen.
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Eine Airline könnte prinzipiell später vom Triebwerkshersteller einen anderen Data Entry Plug ordern und so das bestehende Triebwerk über die EEC/ECU leistungsmäßig „umrüsten“. In einigen wenigen Fällen wäre das sogar ohne eine weitere Hardwareänderung am Triebwerk möglich, in den meisten Fällen wären aber zusätzliche und dann auch oft sehr aufwendige Hardwaremodifizierungen am Triebwerk erforderlich.
- 12.
Maximaler Dauerschub wird bei einem Triebwerksausfall z. B. nach dem Starten dann gesetzt, wenn die Klappen (Flaps) und Vorflügel (Slats) eingefahren sind und weiter gestiegen wird bzw. gestiegen werden muss. Fällt ein Triebwerk während des Reisefluges aus, so wird maximaler Dauerschub dann gesetzt, wenn hohe Hindernisse, wie z. B. Bergketten, zu überfliegen sind.
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Turbojet J79-GE-17 67 % J85-GE-5 47 % ziviler Turbofan CFM 56-5 N1-Welle 20 % N2-Welle 59 % militärischer Turbofan RB199 Mk103 N1-Welle 32 % N2-Welle 65 %.
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Als Zertifizierung bezeichnet man ein Verfahren, mit dessen Hilfe die Einhaltung bestimmter Anforderungen an ein Flugzeug, seine Komponenten und/oder sein Personal nachgewiesen werden müssen. Zertifizierungen werden von unabhängigen Zertifizierungsstellen wie z. B. in Europa von der JAA (Joint Aviation Authorities) vergeben und hinsichtlich der Standards unabhängig kontrolliert.
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Werte der EGT-Margin für neugefertigte CFM 56-3C1 Triebwerke, Boeing 737-300/400/500 mit einem Schubbereich von 82 … 105 kN, bei unterschiedlichen Schüben: F = 82 kN (ΔEGT = 145 K), F = 89 kN (ΔEGT = 140 K), F = 98 kN (ΔEGT = 75 K), F = 105 kN (ΔEGT = 53 K).
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Airbus Flight Operations Briefing Notes (Handling Engine Malfunctions): „…the engine may exceed the EGT redline without any failure. In this case, the engine continues to deliver its thrust. Consequently, if the flight crew notices an EGT exceedance during the takeoff roll, the flight crew continues the takeoff and establishes the aircraft on the initial climb path, … A limited number of small EGT exceedances may be allowed (as Maintenance Manual), but must be reported in the logbook.“
- 17.
EASA CS-25 (Certification Specifications for Large Aeroplanes), Book 2 – Acceptable Means of Compliance, General AMCs, AMC 25-13, Reduced And Derated Take-Off Thrust (Power) Procedures, Annex to ED Decision 2007/010/R, Amendment 3, pp. 2-GEN 24 – 27.
- 18.
Das maximal zulässige Startgewicht MATOW ≠ MTOW wird mit der dazugehörigen Startgeschwindigkeit vom Piloten berechnet. Es wird durch folgende Größen limitiert: strukturbedingtes Flugzeugmaximalgewicht MTOW, Pistenlänge, Steigleistungsanforderungen, mögliche Hindernishöhen, maximale erforderliche Bremsleistung und maximale Reifengeschwindigkeit.
- 19.
Definition des FLX-Take-Off laut Airbus Handbuch: „In many cases the aircraft takes off with a weight lower than the max. permissible take-off weight. When this happens it can meet the required performance with a decreased thrust that is adapted to the weight: this is called flexible take-off and the thrust is called flexible take-off thrust.“
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Anstelle des Begriffs FLX-Take-Off Thrust sind in der weltweiten Fliegerei auch die Begriffe Graduation, Reduced Take-Off Thrust (RTOT) oder Factored Take-off Thrust (FTOT) zu finden.
Literatur
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Scheiderer J (2008) Angewandte Flugleistungen. Eine Einführung in die operationelle Flugleistung vom Start bis zu Landung. Springer-Verlag, Berlin
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Bräunling, W. (2015). Triebwerksschub. In: Flugzeugtriebwerke. VDI-Buch. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34539-5_5
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