Mirela

Ein Turbinen-Luftstrahltriebwerk saugt Luft ein und komprimiert sie in einem Verdichter. In die komprimierte Luft wird in einer Brennkammer Treibstoff eingespritzt und diese Mischung dann verbrannt. Die Verbrennung (=Expansion) erhöht die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und vorallem den statischen Druck des Gases. Diese im Gas gespeicherte Druckenergie wird dann in der Turbine entladen und in Drehbewegung umgesetzt, wobei das Gas teilweise expandiert. Die Turbine dient dem Antrieb des Verdichters, des Fans und anderer Aggregate wie z.B. dem Generator und der Hydraulikpumpen. Das Gas expandiert dann in der Schubdüse wobei die Strömungsgeschwindigkeit gesteigert wird. Bei den meisten militärischen und Überschallstrahltriebwerken ist hinter der Turbine zur Leistungserhöhung noch ein Nachbrenner angebracht.

Dieser Prozess kann durchaus mit dem in einem Kolbenmotor verglichen werden, wobei jedoch alle vier Takte - Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen - gleichzeitig und kontinuierlich stattfinden. Die dadurch entsprechend Newtons Reaktionsprinzip entstehende Kraft ist der Schub. Der Vorteil des Strahlantriebes gegenüber dem Antrieb über einen Kolbenmotor liegt in seiner Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten (speziell bei Überschallgeschwindigkeit) in großen Höhen und in seiner hohen Leistungsdichte.

Ein einfaches Strahltriebwerk beschleunigt eine relativ geringe Masse Luft sehr stark, wogegen ein Propeller eine große Luftmasse weitaus schwächer beschleunigt.

Nachteilig ist der hochgenaue Fertigungsaufwand und die damit verbundenen hohen Beschaffungskosten. Dies schließt diese Antriebe vom Markt der Sport- und Hobbyflugzeuge aus. Turbinen-Luftstrahltriebwerke sind im Vergleich zu Kolbenmotor/Propeller-Kombinationen empfindlich gegenüber Fremdkörpern. Schon eine erhöhte Staubbelastung kann die Wartungsintervalle drastisch verkürzen. Das Eindringen von Wasser ist hingegen unproblematisch.

Das Anlassen des Triebwerkes erfolgt, indem der Verdichter auf eine Mindestdrehzahl gebracht wird. Dies kann durch Einblasen von Luft, elektrisch, mittels einer getrennten Turbine mit Untersetzungsgetriebe (Luftstarter/Kartuschenstarter) oder durch einen kleinen Verbrennungsmotor erfolgen. Im Allgemeinen wird heute ein elektrischer Anlasser für kleinere Triebwerke verwendet, alle kommerziellen Triebwerke der Airbus oder Boeing Flugzeuge besitzen Luftstarter. Nach Erreichen der Mindestdrehzahl wird Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt und durch eine oder mehrere Zündkerzen gezündet. Nach der Entzündung des Kraftstoffs und weiterer Drehzahlzunahme wird die Zündung abgeschaltet, und die Verbrennung läuft kontinuierlich weiter ab. Der Drehzahl-Regelbereich zwischen Leerlauf und Volllast beträgt dabei bis zu 95%, in der Regel aber nur etwa 40%. Die Leistungskurve verläuft wie bei allen Turbomaschinen in etwa logarithmisch, bei etwa 90% Drehzahl werden ca. 50% der Leistung bereitgestellt, bei 100% Drehzahl werden dann 100% Leistung bereitgestellt.

Vom Verdichter wird sogenannte Zapfluft abgenommen, mit der die Druckkabine versorgt wird.

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Physikalische Grundlagen
Für die Effizienz-Berechnung eines Strahltriebwerkes eignet sich der Joule-Prozess am besten. Entscheidende Prozessparameter sind dabei die Druck- und Temperaturunterschiede. Idealerweise wird also hoch verdichtet, man wählt eine möglichst hohe Brennkammertemperatur und lässt dann das Arbeitsgas über eine möglichst große Düse auf eine möglichst geringe Temperatur expandieren

Nach dem Lufteinlauf folgt der Verdichterkomplex, welcher aus mehreren Laufrädern mit Kompressorschaufeln in axialer Bauform besteht. Er hat die Aufgabe, der einströmenden Luftmasse kinetische Energie zuzuführen und diese in Druckenergie umzuwandeln. Dies geschieht in den diffusorförmigen (d.h. sich erweiternden) Zwischenräumen der Kompressorschaufeln. Nach dem Gesetz von Bernoulli erhöht sich in einem an Querschnittsfläche zunehmenden Kanal der statische Druck, während die Strömungsgeschwindigkeit sinkt. Die nun verlorene kinetische Energie wird in einer Rotorstufe wieder ausgeglichen. Eine komplette Verdichterstufe eines Axialverdichters besteht also aus einer Rotorstufe, in der sowohl Druck und Temperatur als auch die Geschwindigkeit steigen, und einer Statorstufe, in der der Druck zu Ungunsten der Geschwindigkeit steigt. Die Rotorstufen sind hintereinander auf einer gemeinsamen Trommel (heute: 2-3 Trommeln) angeordnet, die Statorstufen sind fest in die Innenseite des Verdichtergehäuses eingebaut.

Alte Verdichter mit 17 aufeinanderfolgenden Verdichterstufen erreichen lediglich eine Verdichtung von 12,5:1 (Druck am Ende des Verdichters : Umgebungsdruck), während moderne Triebwerke mit weniger Stufen wesentlich höhere Verdichtungen erzielen (43,9:1 mit 13 Stufen). Dies ist durch verbesserte Profile der Kompressorschaufeln möglich, die selbst bei Überschallgeschwindigkeiten (resultierend aus Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln und Anströmgeschwindigkeit) sehr gute Strömungseigenschaften bieten. Die reine Durchströmgeschwindigkeit darf jedoch die örtliche Schallgeschwindigkeit nicht überschreiten, da sich ansonsten die Wirkung der diffusorförmigen Kanäle umkehren würde. Hierbei gilt es zu bedenken, dass die örtliche Schallgeschwindigkeit wegen der steigenden Temperatur im Kompressor (s.o.: bis 600°C) ebenfalls steigt.

Zitat

Original von magali
was sind 'angespitze Worte'?

das weiß ich auch nicht

im text heißt es "überspitzte worte"