Zweistrom-Turbinen-Luftstrahltriebwerke

Zusammenfassung

Die Vergrößerung des Stützmassenstroms erfolgt bei ZTL-Triebwerken durch ein Gebläse (fan), das z.B. so wie in Bild 1.4 a skizziert, als Heckgebläse ausgebildet und auch einem bereits vorhandenen TL-Triebwerk nachgeschaltet werden kann. Der größte Nachteil dieser einfachen ZTL-Version besteht darin, daß man mit Rücksicht auf die Fliehkraftbeanspruchung der Fan-Turbine die Höhe der Fan-Schaufeln nur relativ klein ausführen kann, so daß auch nur ein mäßiger Zweitluft-Massenstrom zu realisieren ist. Konstruktionen mit zwei Gebläsen, die auf die beiden Rotoren einer niedertourigen, vielstufigen Turbine mit gegenläufigen Schaufelkränzen — die Laufschaufeln wirken dann auch als rotierende Leitschaufeln — aufgesetzt sind [36], könnten zwar diesen Nachteil vermeiden. Vorzugsweise werden heute aber ZTL-Triebwerke mit einem Frontfan eingesetzt, bei denen der Primär-und Sekundärkreis über einen gemeinsamen Einlauf mit Luft versorgt werden. In der einfachsten Ausführung könnten die verlängerten Schaufehl der Verdichtereingangsstufe(n) als Sekundärluftgebläse arbeiten. Die zur Erzeugung großer Stufendruckverhältnisse entsprechend hohen Verdichterdrehzahlen erlauben aber auch hier nur relativ kleine Fan-Schaufelhöhen. üblich ist deshalb die mechanische Entkopplung des Gasgenerators von dem Sekundärluftgebläse, das dann von einer Niederdruckturbine über eine zweite Welle angetrieben wird und dessen innere Schaufelzonen die Primärkreisluft vorverdichten. Sehr häufig wird die Verdichtung der Primärstromluft dann auch auf zwei Rotoren aufgeteilt, wobei der Niederdruckverdichter und das Gebläse eine Einheit bilden, siehe die schematische Darstellung von Bild 6.1. Die regelungstechnischen Vorteile einer solchen Zweiwellenanordnung wurden schon in Kap. 4.3.1 erläutert. Die nur noch aerothermodynamische Koppelung der beiden Verdichterläufer bietet aber auch noch die Möglichkeit, den Hochdruckverdichter schon im Auslegungspunkt — entweder zur Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses oder zur Verkleinerung der Verdichterstufenzahl — bei den größeren Lufttemperaturen ohne lokale überschreitung der Schallgeschwindigkeiten schneller laufen zu lassen als den Niederdruckverdichter. Wenn das Drehzahlpotential des Niederdruckverdichters bei der mechanischen Verbindung mit einem sehr großen Gebläse nichtvoll ausgenutzt wird, arbeitet man auch mit Dreiwellenanlagen. Schließlich verwendet man auch ein Fan-Getriebe, um anstelle einer niedertourigen, vielstufigen Antriebsturbine eine hochtourige Turbine mit weniger Stufen einsetzen zu können.