Flugzeugtriebwerke: Grundlagen, Aero-Thermodynamik, ideale und reale Kreisprozesse, thermische Turbomaschinen, Komponenten, Emissionen und Systeme
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer Vieweg
|
| Schriftenreihe: | VDI-Buch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Bis 3. Aufl. als Monographie erschienen |
| Beschreibung: | 25 cm |
| ISBN: | 9783642345388 |
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INHALTSVERZEICHNIS
TEILL
1 EINFUEHRUNG 3
1.1 PHYSIKALISCHES PRINZIP DES STRAHLANTRIEBS 3
1.2 STRAHLTRIEBWERKE SIND WAERMEKRAFTMASCHINEN 8
1.3 GESCHICHTLICHER WERDEGANG DES STRAHLANTRIEBS 8
1.3.1 FRUEHE PROJEKTE 8
1.3.2 SIR FRANK WHITTLE 13
1.3.3 PROF. DR. HANS-JOACHIM PABST VON OHAIN 16
1.3.4 WEITERE WESENTLICHE ENTWICKLUNGEN DES STRAHLTRIEBWERKBAUS NACH
DEM ZWEITEN WELTKRIEG, AUFBAUEND AUF DEUTSCHEM KNOWHOW 18
1.3.5 DIE ERSTEN SCHRITTE DER STRAHLTRIEBWERKSENTWICKLUNG IN DEN USA .
21
1.4 TECHNISCHE METHODEN DES STRAHLANTRIEBS 21
1.5 EINTEILUNG DER FLUGANTRIEBE 28
1.6 DER STRAHLANTRIEB ALS BEVORZUGTER FLUGZEUGANTRIEB 31
1.7 WELCHES TRIEBWERK BEI WELCHER GESCHWINDIGKEIT? 34
1.8 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE VON TURBOFANTRIEBWERKEN 35
1.8.1 HAUPTTEILE UND GRUNDBEGRIFFE 36
1.8.2 FAN UND NEBENSTROMVERHAELTNIS 37
1.8.3 WELLENANZAHL UND DREHRICHTUNG VON TURBOFANTRIEBWERKEN 40
1.8.4 EINLAUF UND SCHUBDUESEN ZIVILER TURBOFANS 41
1.8.5 STAND DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT HEUTIGER ZIVILER TURBOFANTRIEBWERKE
44
1.8.6 POSITIONIERUNG DER TRIEBWERKE AM FLUGZEUG 46
1.8.7 GONDEL UND SCHUBUMKEHRER (REVERSER) 50
LITERATUR 56
2 KLASSIFIZIERUNG DER FLUGZEUGTRIEBWERKE 57
2.1 TURBOSTRAHLTRIEBWERKE 60
2.1.1 EINSTROMTRIEBWERKE 60
2.1.2 ZWEISTROMTRIEBWERKE 67
2.1.3 TURBO-STRAHLTRIEBWERKE MIT NACHBRENNER 88
XXI
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XXII INHALTSVERZEICHNIS
2.2 WELLENLEISTUNGSTRIEBWERKE 92
2.2.1 HILFSTRIEBWERKE 93
2.2.2 PROPELLERTURBINENTRIEBWERKE 98
2.2.3 HUBSCHRAUBERTRIEBWERKE 102
2.3 ZUSAMMENFASSUNG 105
LITERATUR 107
3 WAS MAN WEISS - WAS MAN WISSEN SOLLTE 109
3.1 ENERGIE, ARBEIT UND WIRKUNGSGRAD 109
3.2 WARUM SAUGT EIN TRIEBWERK UEBERHAUPT LUFT AN? 112
3.3 THERMODYNAMISCHER ARBEITSPROZESS 115
3.4 STATISCHER DRUCK UND TOTALDRUCK 119
3.5 TEMPERATUR UND WAERME 122
3.6 STATISCHE TEMPERATUR UND TOTALTEMPERATUR 124
3.7 REYNOLDSSCHES AEHNLICHKEITSGESETZ 129
3.8 STROEMUNGSGRENZSCHICHTEN 131
3.8.1 DER BEGRIFF DER GRENZSCHICHT 131
3.8.2 LAMINARE UND TURBULENTE GRENZSCHICHTEN 133
3.8.3 STROEMUNGSABLOESUNGEN VON GRENZSCHICHTEN 135
3.9 WIDERSTAND UMSTROEMTER KOERPER 137
3.10 AUFTRIEB UMSTROEMTER KOERPER 141
3.11 KOMPRESSIBLE GASSTROEMUNGEN 146
3.12 DUESEN UND DIFIFUSOREN 150
3.13 WIE UND WO ENTSTEHT DER SCHUB? 154
3.14 AENDERUNGEN VON GESCHWINDIGKEIT, DRUCK UND TEMPERATUR INNERHALB
EINES TRIEBWERKS 158
3.15 WIE VIEL SCHUB BRAUCHT EIN TRIEBWERK? 162
3.16 FLUGGESCHWINDIGKEIT, KNOTEN UND MACHZAHL 164
3.17 SCHUB, LEISTUNG UND AEQUIVALENTE LEISTUNG 165
3.18 GRUNDSAETZLICHES ZUM VORTRIEB VON FLUGZEUGEN 167
LITERATUR 169
4 HAUPTKOMPONENTENBESCHREIBUNG UND ZUGEHOERIGE TECHNOLOGIEN 171
4.1 TRIEBWERKSEINLAUF 171
4.1.1 SUBSONISCHER EINLAUF 172
4.1.2 SUPERSONISCHER EINLAUF 174
4.1.3 TURBOPROPEINLAUF 177
4.1.4 SONDERFORMEN VON TRIEBWERKSEINLAEUFEN 178
4.2 VERDICHTER 181
4.2.1 FAN-SEKTION BEI TURBOFANTRIEBWERKEN 181
4.2.2 RADIALVERDICHTER 185
4.2.3 AXIALVERDICHTER 189
INHALTSVERZEICHNIS XXIII
4.2.4 ABBLASEN UND ENTNAHME VON VERDICHTERLUFT 197
4.2.5 HILFSGERAETEANTRIEBE 200
4.2.6 DER AXIALVERDICHTER ALS BEVORZUGTER VERDICHTER FUER
STRAHLTRIEBWERKE MIT HOEHEREM LUFTMASSENDURCHSATZ 204
4.3 BRENNKAMMER 206
4.3.1 ARTEN VON BRENNKAMMERN 208
4.3.2 HAUPTKOMPONENTEN EINER BRENNKAMMER 210
4.3.3 LUFTVERTEILUNG IN EINER BRENNKAMMER 214
4.3.4 ABGASEMISSION AUS DER BRENNKAMMER 216
4.4 TURBINE 217
4.4.1 TURBINENBESCHAUFELUNG 220
4.4.2 MEHRWELLENTURBINEN 225
4.4.3 BESONDERE ANFORDERUNGEN AN TURBINENBESCHAUFELUNGEN 229
4.5 SCHUBVERSTAERKUNG 240
4.5.1 WASSEREINSPRITZUNG 240
4.5.2 NACHVERBRENNUNG 247
4.5.3 ARBEITS- UND WIRKUNGSWEISE VON NACHBRENNERN 249
4.6 SCHUBDUESE 255
4.6.1 KONVERGENTE SCHUBDUESEN 257
4.6.2 MISCHER 259
4.6.3 CHEVRON-DUESEN 261
4.6.4 KONVERGENT-DIVERGENTE SCHUBDUESEN 263
4.6.5 SCHUBVEKTORSTEUERUNG 267
4.7 SCHUBUMKEHRER 275
4.8 ZUKUENFTIGE TECHNOLOGIEN 283
4.8.1 WERKSTOFFE 285
4.8.2 GETRIEBEFAN UND SCHNELLLAUFENDE NIEDERDRUCKTURBINE 289
4.8.3 NUMERISCHE RECHENVERFAHREN 291
4.8.4 HOCHDRUCKVERDICHTER MIT AKTIVER PUMPFRUEHERKENNUNG 294
4.8.5 REKUPERATIVE TRIEBWERKE 295
4.8.6 DAS *MEHR-ELEKTRISCHE" TRIEBWERK (MORE-ELECTRIC ENGINE) 299
4.8.7 ACARE UND CLEAN SKY 301
LITERATUR 302
5 TRIEBWERKSSCHUB 305
5.1 IMPULSSATZ 305
5.2 ALLGEMEINE SCHUBGLEICHUNGEN 307
5.2.1 ALLGEMEINE SCHUBGLEICHUNG FUER TURBOJETTRIEBWERKE 307
5.2.2 HERLEITUNG DER SCHUBGLEICHUNG FUER *DUMMIES" 316
5.2.3 ERGAENZENDES ZU STROEMUNGEN AUS KONVERGENTEN SCHUBDUESEN 320
5.2.4 SIMPLIFIZIERTE FORM DES IMPULSSATZES 323
5.2.5 DIE SCHUBDUESE LIEFERT *NEGATIVEN" SCHUB 330
XXIV
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.6 ALLGEMEINE SCHUBGLEICHUNG FUER TURBOFANTRIEBWERKE 331
5.2.7 ALLGEMEINE SCHUBGLEICHUNG FUER TRIEBWERKE MIT
SCHUBVEKTORUMLENKUNG 334
5.3 AEUSSERE EINFLUESSE AUF DEN TRIEBWERKSSCHUB 343
5.3.1 UMGEBUNGSDRUCK, UMGEBUNGSTEMPERATUR UND MASSENSTROM . 343
5.3.2 ATMOSPHAERISCHE UMGEBUNG UND KONSTANTER REISEFLUG 346
5.3.3 GESCHWINDIGKEITSEFFEKT UND STAUEFFEKT 347
5.4 TRIEBWERKSLEISTUNGSSTUFEN 354
5.4.1 MESSUNG UND BEURTEILUNG DER TRIEBWERKSLEISTUNG IM FLUG 355
5.4.2 FADEC - TRIEBWERKSLEISTUNGSREGELUNG 358
5.4.3 ACUTE - DIE A380 SCHUBANZEIGE 360
5.4.4 TYPISCHE LEISTUNGSSTUFEN ZIVILER TRIEBWERKE 362
5.4.5 TYPISCHE LEISTIMGSSTUFEN MILITAERISCHER TRIEBWERKE 366
5.4.6 MAXIMAL ZULAESSIGE ABGASTEMPERATUR UND EGT-MARGIN 367
5.4.7 REDUZIERTER SCHUB 369
LITERATUR 379
6 DEFINITIONEN UND AERO-THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 381
6.1 BEZEICHNUNGEN UND BEZUGSEBENEN 381
6.2 SPEZIFISCHER SCHUB 384
6.3 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 387
6.4 EINHEITSMASSE, STIRNFLAECHENSCHUB UND SCHUBVERHAELTNIS 389
6.5 CHARAKTERISTISCHE KENNGROESSEN AM BEISPIEL AUSGEFUEHRTER TURBOJET- UND
TURBOFANTRIEBWERKE 390
6.6 WELLENVERGLEICHSLEISTUNG VON TURBOPROPTRIEBWERKEN 395
6.6.1 WELLEN
VERGLEICHSLEISTUNG IM FLUGFALL 397
6.6.2 WELLENVERGLEICHSLEISTUNG IM STARTFALL 398
6.7 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH UND EINHEITSMASSE BEI
WELLENLEISTUNGSTRIEBWERKEN 398
6.8 DER JOULE-PROZESS ALS GASTURBINEN-VERGLEICHSPROZESS 401
6.8.1 DAS EINSTROM-ODER TURBOJETTRIEBWERK 401
6.8.2 DAS ZWEISTROM- ODER TURBOFANTRIEBWERK 413
6.9 NUTZ-, SCHUB- UND VERLUSTLEISTUNG 420
6.10 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 424
6.11 ARBEITSVERHAELTNIS 428
6.12 VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD 430
6.13 GESAMTWIRKUNGSGRAD 434
6.14 BEISPIELRECHNUNGEN 435
6.15 EINIGE WISSENSWERTE ZUSAMMENHAENGE UND ANMERKUNGEN 448
6.15.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN SPEZIFISCHEM SCHUB, SPEZIFISCHEM
BRENNSTOFFVERBRAUCH UND THERMISCHEM WIRKUNGSGRAD 448
6.15.2 REICHWEITE UND GESAMTMASSENAUFWAND 452
INHALTSVERZEICHNIS
XXV
6.16 VORENTWURF EINFACHER TURBO-STRAHLTRIEBWERKE 460
6.16.1 TRIVIALES SYNTHESEVERFAHREN ZUR VORAUSLEGUNG EINES EINWELLIGEN
TURBOJETTRIEBWERKS MIT KONVERGENTER SCHUBDUESE 462
6.16.2 TRIVIALES SYNTHESEVERFAHREN ZUR VORAUSLEGUNG EINES
ZWEIWELLIGEN TURBOFANTRIEBWERKS MIT ZWEI SEPARATEN
KONVERGENTEN SCHUBDUESEN 472
LITERATUR 486
7 PARAMETRISCHE KREISPROZESSANALYSE IDEALER FLUGZEUGTRIEBWERKE 487
7.1 TURBOJET OHNE NACHBRENNER 488
7.1.1 SPEZIFISCHER SCHUB 488
7.1.2 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 492
7.1.3 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 493
7.1.4 VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD 495
7.2 RAINJET 497
7.3 ERGEBNISDARSTELLUNG FUER TURBO- UND RAMJET 500
7.3.1 OPTIMALES VERDICHTERDRUCKVERHAELTNIS UND MAXIMALER
SPEZIFISCHER SCHUB 514
7.4 TURBOJET MIT NACHBRENNER 520
7.4.1 SPEZIFISCHER SCHUB 522
7.4.2 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 523
7.4.3 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 525
7.4.4 VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD 526
7.4.5 VERGLEICH ZWISCHEN TURBOJET MIT UND OHNE NACHBRENNER BEI
OPTIMALEM VERDICHTERDRUCKVERHAELTNIS 527
7.5 TURBOFAN MIT SEPARATEN SCHUBDUESEN 531
7.5.1 LEISTUNGSGLEICHGEWICHTE UND KREISPROZESS 534
7.5.2 SPEZIFISCHER SCHUB 537
7.5.3 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 545
7.5.4 SCHUBVERHAELTNIS 548
7.5.5 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD UND VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD 551
7.5.6 OPTIMALES BYPASSVERHAELTNIS UND OPTIMALES FANDRUCKVERHAELTNIS 559
7.6 TURBOFAN MIT STRAHLMISCHUNG 576
7.6.1 KREISPROZESS, EIGENSCHAFTEN UND VORAUSSETZUNGEN 576
7.6.2 SPEZIFISCHER SCHUB 582
7.6.3 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 583
7.6.4 VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD UND THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 584
7.6.5 ERGEBNISDARSTELLUNG ZUM TURBOFAN MIT STRAHLMISCHUNG 584
7.7 TURBOFAN MIT STRAHLMISCHUNG UND NACHVERBRENNUNG 590
7.7.1 ERGEBNISDARSTELLUNG ZUM TURBOFAN MIT STRAHLMISCHUNG UND
NACHVERBRENNUNG 594
XXVI
INHALTSVERZEICHNIS
7.8 TURBOPROP 599
7.8.1 GRUNDLAGEN DER SCHUBERZEUGUNG DURCH EINEN PROPELLER
(RANKINESCHE STRAHLTHEORIE) 602
7.8.2 LEISTUNGSKOEFFIZIENTEN 606
7.8.3 BEZUGSEBENEN UND KREISPROZESS 608
7.8.4 SPEZIFISCHE ARBEIT UND SPEZIFISCHER SCHUB 610
7.8.5 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 612
7.8.6 VORTRIEBSWIRKUNGSGRAD, THERMISCHER WIRKUNGSGRAD UND
GESAMTWIRKUNGSGRAD 613
7.8.7 OPTIMALES TURBINENTEMPERATURVERHAELTNIS 613
7.8.8 ERGEBNISDARSTELLUNG ZUM TURBOPROP 615
7.9 TURBOSHAFT 621
7.10 TURBOSHAFT MIT REKUPERATOR 624
7.10.1 GRUNDLEGENDES ZU REKUPERATOREN UND REGENERATOREN 628
7.10.2 MAXIMAL MOEGLICHES VERDICHTERDRUCKVERHAELTNIS 630
7.10.3 SPEZIFISCHE ARBEIT UND SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 631
7.10.4 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD 634
7.10.5 ERGEBNISDARSTELLUNG ZUM TURBOSHAFT MIT UND OHNE REKUPERATOR 635
7.11 REKUPERATIVER TURBOFAN MIT ZWISCHENKUEHLUNG 642
7.11.1 ZWISCHENKUEHLUNG UND POSITIONIERUNG DES ZWISCHENKUEHLERS . 645
7.11.2 BEZUGSEBENEN, KREISPROZESS UND ERWAERMUNG DES
SEKUNDAERSTROMS 649
7.11.3 TURBINENTEMPERATURVERHAELTNIS 654
7.11.4 MAXIMAL MOEGLICHES VERDICHTERDRUCKVERHAELTNIS 656
7.11.5 SPEZIFISCHER SCHUB 657
7.11.6 SPEZIFISCHER BRENNSTOFFVERBRAUCH 663
7.11.7 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD, VORTRIEBS- UND
GESAMTWIRKUNGSGRAD 668
LITERATUR 679
8 THERMISCHE TURBOMASCHINEN 681
8.1 GRUNDLAGEN UND BEGRIFFE 681
8.1.1 GITTERSTROEMUNGEN 683
8.1.2 ENERGIEUMSETZUNG IN EINEM LAUFRAD 689
8.1.3 VORZEICHENVEREINBARUNGEN 691
8.1.4 MOMENTENBETRACHTUNG AN EINEM ROTOR 695
8.1.5 EULERSCHE HAUPTGLEICHUNG DER TURBOMASCHINEN 698
8.1.6 ABSOLUTE UND RELATIVE STROEMUNGEN 701
8.1.7 GESCHWINDIGKEITSDREIECKE 704
8.1.8 DISKUSSION DER EULERSCHEN HAUPTGLEICHUNG 710
8.2 AXIALMASCHINEN 719
8.2.1 VERDICHTER-UND TURBINENSTUFEN 721
8.2.2 TYPISCHE FORMEN DER BESCHAUFELUNG 728
INHALTSVERZEICHNIS XXVII
8.2.3 GRENZEN DER ARBEITSUMSETZUNG IN EINER STUFE 732
8.2.4 STUFENKENNGROESSEN 757
8.2.5 NORMALSTUFEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN REAKTIONSGRADEN 779
8.2.6 PARAMETERANALYSE FUER EINE EINFACHE AXIALVERDICHTERSTUFE 791
8.2.7 PARAMETERANALYSE FUER EINE EINFACHE AXIALTURBINENSTUFE 802
8.3 RADIALMASCHINEN 815
8.3.1 RADIALVERDICHTERSTUFEN 817
8.3.2 BASISAUSLEGUNG VON RADIALVERDICHTERIMPELLERN 843
8.3.3 ZULAESSIGES VERZOEGERUNGSVERHAELTNIS IN RADIALVERDICHTERN 853
8.3.4 RADIALTURBINENSTUFEN 858
8.4 DREIDIMENSIONALE STROEMUNGEN 880
8.4.1 EINFACHES RADIALES GLEICHGEWICHT 882
8.4.2 STROMLINIENKRUEMMUNGSVERFAHREN 892
8.5 VERLUSTE IN THERMISCHEN TURBOMASCHINEN 919
8.5.1 MECHANISCHE VERLUSTE UND MASSENVERLUSTE 920
8.5.2 STROEMUNGSVERLUSTE 920
LITERATUR 935
TEIL II
9 TRIEBWERKSEINLAUF 941
9.1 SUBSONISCHER EINLAUF 943
9.1.1 BASISEIGENSCHAFTEN UND ZUSAMMENHAENGE MIT DER
FANROTORSTROEMUNG 943
9.1.2 ZULAUF-UND GONDELWIDERSTAND 947
9.1.3 EXTERNE EINLAUFVERLUSTE 959
9.1.4 INTERNE EINLAUFVERLUSTE 962
9.1.5 NOTWENDIGE KOMPROMISSE BEI DER EINLAUFGESTALTUNG 966
9.1.6 BERECHNUNG EINER EINFACHEN BASISGEOMETRIE 967
9.1.7 ASPEKTE ZUR DREIDIMENSIONALEN UND ZUR UEBERKRITISCHEN
AUSLEGUNG 980
9.2 SUPERSONISCHER EINLAUF 991
9.2.1 INTERNE KOMPRESSION 992
9.2.2 EXTERNE KOMPRESSION 998
9.2.3 EINLAEUFE VARIABLER GEOMETRIE 1008
9.2.4 FESTLEGUNG DER BASISGEOMETRIE 1012
LITERATUR 1016
10 VERDICHTER 1017
10.1 EINLEITUNG 1017
10.2 VERDICHTERWIRKUNGSGRADE 1021
10.2.1 ISENTROPER VERDICHTERWIRKUNGSGRAD 1021
10.2.2 ISENTROPER VERDICHTERSTUFENWIRKUNGSGRAD 1022
10.2.3 POLYTROPER VERDICHTERWIRKUNGSGRAD 1027
XXVIII
INHALTSVERZEICHNIS
10.3 AUSLEGUNGSGESICHTSPUNKTE FUER AXIALVERDICHTER 1033
10.3.1 GRUNDLEGENDES ZUR ENTWICKLUNG VON TRIEBWERKSVERDICHTERN . 1033
10.3.2 HAUPTABMESSUNGEN UND DREHZAHL (VORAUSLEGUNG) 1034
10.3.3 ANZAHL DER STUFEN 1037
10.3.4 WEITERE STUFENEIGENSCHAFTEN 1043
10.3.5 RAEUMLICHE SCHAUFELGESTALTUNG 1054
10.3.6 PROFIL-, GITTER- UND SCHAUFELGEOMETRIE 1067
10.4 VERDICHTERKENNFELD 1100
10.4.1 DROSSEL-ODER DREHZAHLKURVEN 1102
10.4.2 REDUZIERTE KENNFELDGROESSEN 1104
10.4.3 GRUNDLEGENDER AUFBAU DES VERDICHTERKENNFELDES 1107
10.5 INSTABILE VERDICHTERZUSTAENDE 1113
10.5.1 DREHZAHLABHAENGIGES VERDICHTERVERHALTEN 1113
10.5.2 ROTIERENDE ABLOESUNG 1118
10.5.3 VERDICHTERPUMPEN 1120
10.5.4 SCHAUFELFLATTERN 1123
10.5.5 STABILISIERENDE MASSNAHMEN 1124
10.6 FORTSCHRITTLICHE VERFAHREN DER AXIALVERDICHTERGESTALTUNG 1133
10.6.1 UEBER DIE STUFEN- UND SCHAUFELANZAHL 1133
10.6.2 EINIGE AERODYNAMISCHE ASPEKTE 1137
10.6.3 EINIGE MECHANISCHE ASPEKTE 1143
LITERATUR 1145
11 BRENNKAMMER 1147
11.1 EINLEITUNG 1147
11.2 EIGENSCHAFTEN VON FLUGZEUGBRENNSTOFFEN 1150
11.2.1 DAMPFDRUCK 1151
11.2.2 FLAMMPUNKT 1152
11.2.3 FLUECHTIGKEIT, SIEDEGRENZEN UND GEFRIERPUNKT 1154
11.2.4 SCHWEFEL-, GUM- UND WASSERGEHALT 1155
11.3 BASISEIGENSCHAFTEN VON BRENNKAMMERN 1156
11.3.1 PHYSIKALISCHE BEDEUTUNG DER BRENNKAMMERKOMPONENTEN . 1157
11.3.2 WANDKUEHLUNG 1168
11.4 BRENNSTOFFDUESEN UND ZUENDUNG 1175
11.4.1 DRUCKZERSTAEUBUNG 1176
11.4.2 LUFTSTRAHLZERSTAEUBUNG 1178
11.4.3 VERDAMPFER 1181
11.4.4 ZUENDUNG 1182
11.5 SCHADSTOFFEMISSIONEN 1185
11.5.1 UMWELT UND LUFTFAHRTANTRIEBE 1186
11.5.2 ICAO REGULARIEN 1192
11.5.3 SCHADSTOFFREDUZIERUNG IN KONVENTIONELLEN BRENNKAMMERN. 1197
INHALTSVERZEICHNIS
XXIX
11.5.4 SCHADSTOFFREDUZIERUNG DURCH STEUERUNG DER
PRIMAERZONENTEMPERATUR . 1199
11.5.5 SCHADSTOFFREDUZIERUNG DURCH FETT-MAGER-STUFIING 1203
11.6 CHARAKTERISTISCHE KENNGROESSEN 1204
11.6.1 BRENNSTOFF-LUFT-VERHAELTNIS UND LUFTUEBERSCHUSSZAHL 1204
11.6.2 FLAMMROHRHOEHE, FLAMMROHRLAENGE UND INJEKTORTEILUNG 1209
11.6.3 REFERENZSTAUDRUCK SOWIE REFERENZ-, RINGRAUM- UND
PRIMAERZONENGESCHWINDIGKEIT 1209
11.6.4 BRENNKAMMERDRUCKVERLUSTE 1211
LITERATUR 1233
12 TURBINE 1235
12.1 EINLEITUNG 1235
12.1.1 ZUM AKTUELLEN STAND KONVENTIONELLER TURBINENTECHNOLOGIE . 1235
12.1.2 CLOCKING-EFFEKT 1237
12.1.3 SCHNELLLAUFENDE NIEDERDRUCKTURBINE 1238
12.2 TURBINENWIRKUNGSGRADE 1241
12.2.1 ISENTROPER TURBINENWIRKUNGSGRAD 1242
12.2.2 ISENTROPER TURBINENSTUFENWIRKUNGSGRAD 1242
12.2.3 POLYTROPER TURBINENWIRKUNGSGRAD 1246
12.3 AUSLEGUNGSGESICHTSPUNKTE FUER AXIALTURBINEN 1249
12.3.1 TRANSSONISCHE TURBINENBESCHAUFELUNGEN 1249
12.3.2 ANZAHL DER STUFEN 1253
12.3.3 SCHAUFELHOEHENVERHAELTNIS UND SCHAUFELANZAHL 1256
12.3.4 TURBINENAUSTRITTSGROESSEN 1259
12.3.5 GEGENLAEUFIGE TURBINEN 1265
12.4 TURBINENKENNFELD 1268
12.4.1 REDUZIERTE KENNFELDGROESSEN 1268
12.4.2 GRUNDLEGENDER AUFBAU DES TURBINENKENNFELDES 1272
12.4.3 SMITH-KORRELATION FUER ISENTROPE TURBINENWIRKUNGSGRADE 1280
12.5 TURBINENMATERIALIEN 1281
12.5.1 TURBINENEINTRITTSTEMPERATUR 1281
12.5.2 HOCHWARMFESTE LEGIERUNGEN 1285
12.6 TURBINENKUEHLUNG 1305
12.6.1 METHODEN DER TURBINENKUEHLUNG 1306
12.6.2 ABSCHAETZUNG DER ERFORDERLICHEN KUEHLLUFTMENGE 1316
12.7 FESTIGKEIT VON ROTORSCHAUFELN 1320
LITERATUR 1323
13 SCHUBDUESE 1325
13.1 EIGENSCHAFTEN UND AUFGABEN 1325
13.2 RUECKWIRKUNG DER SCHUBDUESE AUF DIE TRIEBWERKSLEISTUNG 1334
XXX
INHALTSVERZEICHNIS
13.3 KONVERGENTE SCHUBDUESEN 1340
13.3.1 UNTERKRITISCH DURCHSTROEMTE KONVERGENTE SCHUBDUESE 1340
13.3.2 KRITISCH UND UEBERKRITISCH DURCHSTROEMTE SCHUBDUESE 1344
LITERATUR 1347
14 BERECHNUNG REALER TRIEBWERKE 1349
14.1 EINLEITENDE BEMERKUNGEN ZUR VORGEHENSWEISE 1349
14.2 REIN THERMODYNAMISCHE BETRACHTUNG REALER TURBOJETKREISPROZESSE .
1351
14.2.1 ALLGEMEIN EINLEITENDES ZUM REALEN TURBOJETKREISPROZESS * 1352
14.2.2 POLYTROPE EXPANSIONS- UND KOMPRESSIONSARBEIT UND
BRUTTOARBEIT 1353
14.2.3 KOMPRESSIONS- UND EXPANSIONSWIRKUNGSGRAD UND NUTZARBEIT 1358
14.2.4 DER EINFLUSS DER AERO-THERMODYNAMISCHEN PARAMETER AUF
DEN REALEN KREISPROZESS 1362
14.3 EINFACHES SYNTHESEVERFEHREN ZUR VORAUSLEGUNG REALER ZWEIWELLIGER
TURBOFANTRIEBWERKE MIT SEPARATEN KONVERGENTEN SCHUBDUESEN 1389
14.4 KOMPLEXERES SYNTHESEBASIERTES BERECHNUNGSVERFAHREN ZUR
VORAUSLEGUNG FUER TURBOJET- UND TURBOFANTRIEBWERKE 1407
14.4.1 SYNTHESEVERFAHREN FUER EIN EINWELLIGES TURBOJETTRIEBWERK MIT
KONVERGENTER SCHUBDUESE 1409
14.4.2 EINE KURZE PARAMETERSTUDIE FUER EIN REALES TURBOJETTRIEBWERK .
1445
14.4.3 SYNTHESEVERFAHREN FUER EIN ZWEIWELLIGES TURBOFANTRIEBWERK. 1447
14.4.4 PARAMETERSTUDIE FUER EIN REALES TURBOFANTRIEBWERK 1468
LITERATUR 1484
15 TRIEBWERKSLAERM 1485
15.1 AKUSTISCHE GRUNDLAGEN ZUM TRIEBWERKSLAERM 1485
15.1.1 UEBERGREIFENDE GRUNDBEGRIFFE 1485
15.1.2 A-BEWERTUNG DES SCHALLDRUCKPEGELS 1488
15.1.3 EMPFUNDENER SCHALLPEGEL UND LAESTIGKEIT 1490
15.1.4 TONKORREKTUR 1491
15.1.5 EFFEKTIVER EMPFUNDENER SCHALLPEGEL 1493
15.2 LAERMREGULARIEN 1494
15.3 SCHALLQUELLEN 1498
15.3.1 STRAHLLAERM 1502
15.3.2 FAN-UND VERDICHTERLAERM 1513
15.3.3 TURBINENLAERM 1528
15.3.4 SUBALTERNE SCHALLQUELLEN 1531
15.4 SCHALLREDUZIERENDE MASSNAHMEN 1534
15.4.1 LAERMBEEINFLUSSUNGEN KONSTRUKTIVER ART AN FAN UND VERDICHTER 1534
15.4.2 AKUSTISCHE TRIEBWERKSAUSKLEIDUNGEN 1542
15.4.3 AKTIVE LAERMMINDERUNG DURCH GEGENSCHALL 1547
LITERATUR 1550
INHALTSVERZEICHNIS XXXI
16 TRIEBWERKSSYSTEME 1553
16.1 HILFSEINRICHTUNGEN UND HILFSGERAETE 1553
16.1.1 ZAPFLUFT 1553
16.1.2 HILFSGERAETETRAEGER 1557
16.1.3 STARTERMOTOR UND TRIEBWERKSSTART 1560
16.2 ELEKTRONISCHE TRIEBWERKSREGELUNG 1566
16.2.1 GENERELLE AUFGABEN UND EIGENSCHAFTEN VON
TRIEBWERKSREGELUNGEN 1567
16.2.2 GENERELLE REGELGRUNDSAETZE FUER EINE TRIEBWERKSREGELUNG . 1568
16.2.3 KOMPONENTEN EINES TRIEBWERKSREGELUNGSSYSTEMS 1570
16.3 TRIEBWERKLEISTUNGSSTEUERUNG 1587
16.3.1 MESSUNG UND BEURTEILUNG DER TRIEBWERKSLEISTUNG IM FLUG . 1594
16.3.2 MAXIMAL ZULAESSIGE ABGASTEMPERATUR EGT 1597
16.3.3 TRIEBWERKSSCHONUNG IM ALLTAGSBETRIEB DURCH DEN SO
GENANNTEN FLAT-RATED UND DE-RATED SCHUB 1598
16.3.4 FLX-THRUST UND FLX-TEMPERATURE 1601
16.4 BRENNSTOFFSYSTEM BZW. KRAFTSTOFFSYSTEM 1603
16.4.1 FLUGZEUGBRENNSTOFFSYSTEM 1604
16.4.2 TRIEBWERKSBRENNSTOFFSYSTEM 1610
16.5 OELSYSTEM 1624
16.6 WAERMEMANAGEMENTSYSTEM 1639
16.7 INTERNES TRIEBWERKSLUFTSYSTEM 1644
16.7.1 KUEHLUNG 1645
16.7.2 AXIALKRAFTAUSGLEICH 1648
16.7.3 AKTIVE SPALTKONTROLLE 1650
16.8 VERDICHTERLUFTREGELSYSTEM 1656
16.8.1 TRANSIENTE VORGAENGE 1656
16.8.2 VERSTELLBARE VERDICHTERLEITSCHAUFELN 1662
16.8.3 VARIABLE ABBLASEVENTILE AM NIEDERDRUCKVERDICHTER 1664
16.8.4 ABBLASEVENTILE AM HOCHDRUCKVERDICHTER 1666
16.9 TRIEBWERKSVEREISUNGSSCHUTZ 1669
16.9.1 ALLGEMEINES ZUR EISBILDUNG UND ZUR ENTEISUNG 1669
16.9.2 VEREISUNGSSCHUTZ FUER DEN NASENKONUS ODER SPINNER 1672
16.9.3 VEREISUNGSSCHUTZ FUER DIE GONDELEINLAUFLIPPEN 1673
16.10 GONDELBELUEFTUNG UND SCHUTZ VOR UEBERHITZUNG UND FEUER 1674
16.10.1 KUEHLUNG UND BELUEFTUNG 1674
16.10.2 PRAEVENTION, DETEKTION UND LOESCHIMG VON TRIEBWERKSFEUERN 1676
LITERATUR 1684
17 PROPELLER UND PROPELLERSYSTEME 1685
17.1 GRUNDLAGEN 1685
17.1.1 EINLEITUNG 1685
XXXII
INHALTSVERZEICHNIS
17.1.2 WINKEL AM PROPELLERBLATT, FORTSCHRITTSGRAD UND DARAUF
AUFBAUENDE GROESSEN 1687
17.1.3 AERODYNAMISCHE KRAEFTE AM PROPELLERBLATT UND
PROPELLERWIRKUNGSGRAD 1691
17.2 GRUNDLAGEN ZUR PROPELLERGEOMETRIE 1693
17.3 PROPELLERCHARAKTERISTIKA UND SCHLUPF 1698
17.3.1 PROPELLERWIRKUNG AUF DAS FLUGZEUG 1706
17.4 EINE EINFACHE QUANTITATIVE PROPELLERANALYSE 1710
17.4.1 EIN WEITERER TYP VON PROPELLERDIAGRAMM 1719
17.5 PROPELLERTHEORIE 1721
17.5.1 BLATTELEMENTTHEORIE 1721
17.5.2 IMPULSTHEORIE 1730
17.6 PROPELLERAUSWAHL UND ZUGEHOERIGES LEISTUNGSVERHALTEN 1735
17.6.1 LEISTUNGSVERHALTEN EINES VERSTELLPROPELLERS BEI KONSTANTER
DREHZAHL 1736
17.6.2 LEISTUNGSVERHALTEN EINES PROPELLERS MIT FESTEM BLATTWINKEL. 1737
17.6.3 WINDMILLING UND UMKEHRSCHUB 1739
17.7 ARTEN VON PROPELLERN 1742
17.7.1 FESTPROPELLER (FIXED-PITCH-PROPELLER) 1743
17.7.2 EINSTELLPROPELLER 1744
17.7.3 VERSTELLPROPELLER {VARIABLE-PITCH-PROPELLER) 1745
17.7.4 CONSTANT-SPEED-PROPELLER FUER KOLBENTRIEBWERKE 1751
17.8 TURBOPROPPROPELLER 1755
17.8.1 ARBEITSDREHZAHLEN 1755
17.8.2 ALPHA- UND BETA-MODE 1755
17.8.3 NEGATIVE TORQUE 1759
17.9 SYNCHRONISIERANLAGEN 1760
17.9.1 SYNCHRONIZER 1760
17.9.2 SYNCHROPHASER 1761
17.10 PROPELLERWUCHTUNG UND PROPELLERSPUR 1762
17.10.1 STATISCHE WUCHTUNG 1762
17.10.2 DYNAMISCHE WUCHTUNG 1763
17.10.3 AERODYNAMISCHE WUCHTUNG 1765
17.10.4 UEBERPRUEFUNG DER PROPELLERSPUR 1766
17.11 DAS TURBOPROPTRIEBWERK 1767
17.11.1 OPTIMALE DUESENAUSTRITTSGESCHWINDIGKEIT 1769
17.11.2 BETRACHTUNGEN ZUM TURBOPROPKREISPROZESS 1773
LITERATUR 1782
18 ANHANG 1785
18.1 THERMODYNAMIK THERMISCHER TURBOMASCHINEN SOWIE IDEALER UND
REALER ARBEITSFLUIDE 1785
18.1.1 THERMODYNAMIK THERMISCHER TURBOMASCHINEN 1785
INHALTSVERZEICHNIS
XXXIII
18.1.2 GIBBSSCHE HAUPTGLEICHUNG BEI TURBOMASCHINEN 1789
18.1.3 WIRKLICHE UND POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNGEN 1793
18.1.4 GRUNDLEGENDE DEFINITIONEN VON WIRKUNGSGRADEN 1796
18.1.5 VERGLEICH ZWISCHEN POLYTROPEN UND ISENTROPEN
WIRKUNGSGRADEN 1801
18.1.6 ERHITZUNGSFAKTOR 1807
18.2 THERMODYNAMIK IDEALER UND REALER ARBEITSFLUIDE 1812
18.2.1 ZUSTANDSGROESSEN, ZUSTANDSGIEICHUNGEN UND
ZUSTANDSAENDERUNGEN 1812
18.2.2 IDEALE GASE UND IDEALE GASGEMISCHE 1818
18.2.3 BERECHNUNG ISENTROPER UND POLYTROPER ZUSTANDSAENDERUNGEN. 1826
18.2.4 MITTELWERTBILDUNG DER SPEZIFISCHEN WAERMEKAPAZITAETEN 1831
18.2.5 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ISENTROPEN UND POLYTROPEN
WIRKUNGSGRADEN 1839
18.2.6 REALE ARBEITSFLUIDE 1840
18.2.7 EINIGE EIGENSCHAFTEN HEISSER VERBRENNUNGSGASE 1847
18.3 EINIGE GRUNDLAGEN RECHTSLAEUFIGER KREISPROZESSE 1850
18.3.1 CARNOTPROZESS UND CARNOTFAKTOR 1854
18.3.2 THERMODYNAMISCHE MITTELTEMPERATUR 1857
18.4 KOMPRESSIBLE, ISENTROPE STROEMUNGEN IDEALER GASE 1860
18.4.1 SCHALLGESCHWINDIGKEIT 1860
18.5 KOMPRESSIBILITAET 1864
18.5.1 DICHTEAENDERUNG 1864
18.5.2 MACHZAHL 1866
18.5.3 TEMPERATURERHOEHUNG 1870
18.6 MACHSCHE LINIE, VERDICHTUNGSSTOSS UND EXPANSIONSWELLE 1872
18.6.1 SCHRAEGE VERDICHTUNGSSTOESSE 1878
18.7 KOMPRESSIBLE, ISENTROPE STROEMUNGEN IDEALER GASE 1881
18.7.1 THERMISCHE UND KALORISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG 1881
18.7.2 ALTERNATIVE FORMEN DER ENERGIEGLEICHUNG 1883
18.8 STETIG VERLAUFENDE ISENTROPE STROEMUNGEN 1885
18.8.1 EULERSCHE BEWEGUNGSGLEICHUNG UND BERNOULLIGLEICHUNG 1885
18.8.2 KONTINUITAETSGLEICHUNG 1888
18.8.3 STROMDICHTE 1890
18.8.4 AUSFLUSS AUS EINEM KESSEL 1892
18.8.5 KRITISCHE WERTE 1894
18.8.6 KRITISCHE MACHZAHL 1896
18.8.7 MASSENSTROMPARAMETER 1897
18.9 IMPULSSATZ FUER STATIONAERE STROEMUNGEN 1903
18.9.1 IMPULS 1903
18.9.2 MASSE 1904
18.9.3 ZWEITES NEWTONSCHES AXIOM 1904
XXXIV
INHALTSVERZEICHNIS
18.9.4 SUBSTANZIELLE AENDERUNG VON STROEMUNGSGROESSEN 1905
18.9.5 ALLGEMEINER IMPULSSATZ DER MECHANIK 1909
18.9.6 SCHWERPUNKTSATZ DER MECHANIK 1910
18.9.7 DIFFERENZIALQUOTIENT NACH LEIBNIZ 1912
18.9.8 REIHENENTWICKLUNG NACH TAYLOR 1912
18.9.9 AEUSSERE KRAEFTE 1915
18.9.10 GEWICHTSKRAFT 1915
18.9.11 DRUCKKRAEFTE AN DEN FREIEN FLAECHEN 1916
18.9.12 STUETZ-ODER HALTEKRAEFTE 1917
18.9.13 WAHL DER KONTROLLFLAECHE 1918
18.10 UMRECHNUNGSFAKTOREN ZWISCHEN PHYSIKALISCHEN DIMENSIONEN AUS
DEM ENGLISCH/AMERIKANISCHEN UND DEM DEUTSCHEN SPRACHBEREICH . 1926
18.10.1 ABKUERZUNGEN BEI DEN ENGLISCH-AMERIKANISCHEN EINHEITEN . 1926
18.10.2 ABKUERZUNGEN BEI DEN DEUTSCHEN EINHEITEN 1926
18.10.3 UMRECHNUNGSFAKTOREN 1926
18.11 DATEN AUSGEFUEHRTER FLUGTRIEBWERKE 1929
18.11.1 ANMERKUNGEN ZUR BEZEICHNUNG VON TRIEBWERKEN 1948
18.12 BESTIMMUNG DER THERMODYNAMISCHEN EIGENSCHAFTEN VON
VERBRENNUNGSGASEN 1951
18.12.1 REAKTIONSSTOECHIOMETRIE 1951
18.12.2 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET 1953
18.12.3 MOLMASSE UND SPEZIFISCHE GASKONSTANTE 1954
18.12.4 ENTHALPIEAENDERUNG 1956
18.12.5 ENTROPIEFUNKTION 1957
18.12.6 DER FORTRAN 2003 QUELLCODE 1960
18.13 AERO-THERMODYNAMIK EINER STATIONAEREN, ADIABATEN STROEMUNG MIT
REIBUNG IN EINEM RINGRAUM KONSTANTEN QUERSCHNITTS 1964
18.13.1 DIE AUSGANGS-UND RANDBEDINGUNGEN 1964
18.13.2 DAS ZUSAMMENFUHREN DER GLEICHUNGEN 1968
18.13.3 DIE INTEGRATION 1970
LITERATUR 1973
LITERATUR I
SACHVERZEICHNIS V |
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| indexdate | 2024-08-03T01:30:40Z |
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