Turbo-Prop Triebwerke

[Lupper]

Guten Tag

 

Bei der SVA-Arbeit mache ich beim Aspekt Technik über den Aufbau eines Turbo-Prop Triebwerk.

 

Jetzt möchte ich mich gern imformieren über das Triebwerk. Kennt jemand damit sich hir gut aus? Gute Quellen oder Bücher? Tipps.

Danke auf eine Antwort!

 

MFG Lukas

[Schönwetter Pilot]

Hallo

hier einmal alles kompakt verpackt. http://de.wikipedia.org/wiki/Turboprop ;)

[PC-pilot]

Du kannst mit Turbo Prop Treibwerken nur bis zu einer Gewissen höhe Fliegen (ich würde sagen so um die 20 000 FT), danach haben die Schaufeln nicht mehr den nötigen Luftdruck um eine Geschwindigkeit aufbauen zu können.

 

Die Produktion der Turboprop Triebwerke ist vor Jahren ziemlich zurückgegangen, viele Hersteller mussten ihre werke schließen da die meisten Airliner nur mehr Strahltriebwerke gekauft haben.

 

Doch wie mir so scheint, fangen die Airlines wieder an Turboprop für kurz und Mittelstrecke zu kaufen (es gibt schon wieder neu entwickelte Jets mit Turboprop).

[PC-pilot]

soory.. das einzige Foto das ich auf meiner Festplatte habe kann ich dir nicht zeigen, denn dazu bräuchte ich die Erlaubniss von irgendeinem Fotographen der irgendwo wohnt

 

leider find ich das foto nicht, wo ein Flugzeughersteller ein komplett neues Turboprop Triebwerk veröffentlicht hat.

[Schönwetter Pilot]

Zur technik hier nochmal ein kleines Wikipedia Zitat: "Transport- und Kurzstreckenflugzeugen, die im oberen Luftraum (bis 25.000 ft/7600 m) verkehren, eingesetzt wird. Obwohl moderne Hochleistungs-Turboprops auch Flughöhen über 30.000 ft/10.000 m erreichen könnten, sind sie aus Zertifizierungsgründen (bis 25.000 ft/7600 m sind keine Passagier-Sauerstoffanlagen vorgeschrieben) auf max. 8 km Flughöhe beschränkt."

[vallewipp]

Du kannst mit Turbo Prop Treibwerken nur bis zu einer Gewissen höhe Fliegen (ich würde sagen so um die 20 000 FT), danach haben die Schaufeln nicht mehr den nötigen Luftdruck um eine Geschwindigkeit aufbauen zu können.

 

Leider muss ich dich da berichtigen und sagen, dass es Turboprops gibt die weit höher fliegen.

Unter TP zählen auch einen Dash 8-300/400, Dornier 328, Saab 340/2000 und meines Wissens haben die folgende Dienstgipfelhöhen:

 

DHC 8/300: 25000ft

DHC 8/400: 25000ft

 

Dornier328: 31000ft

 

Saab 340: 25000ft

Saab 2000: 31000ft

 

Airbus A400M als militärischer Transporter ist auch ein Turboprop mit Service Ceiling von 40000ft.

 

Und Jets mit Turboprop, die möchte ich sehen! :005:

 

LG

[PC-pilot]

Ich hab eine ungefähre zahl (20 000) angegeben, ist von mir nur geschätzt..

 

 

dass die bis 31000 FT hoch fliegen können .. wooow.. :eek:

[Brufi]

@Stefan: Ich auch!

 

@Martin: Manchmal ist es gescheiter nix zu schreiben, vor allem wenn man von einem Thema absolut null Ahnung hat.

 

@Lupper:

Du kannst im Netz jede Menge Informationen finden.

Such mal per Google bei NASA für grundlegende Sachen und ausserdem bei Pratt&Whitney Canada, dort nach dem PT6A suchen. Auch Rolls Royce hat eine instruktive Website.

Von mir mal soviel:

Ein Turboproptriebwerk besteht aus einer Gasturbine welche die Wellenleistung erzeugt um einen Propeller anzutreiben.

Was ist eine Gasturbine? Das ist ein luftatmendes Triebwerk welches Umgebungsluft ansaugt. Es besteht aus drei Hauptkomponenten: Kompressor, Brennkammer und Turbine.

Die Luft wird in einem Verdichter (auch Kompressor) komprimiert und dann unter hohem Druck in der Brennkammer erhitzt. Dies funktioniert so, dass die Druckluft die am Verdichterende herauskommt in die Brennkammer geleitet wird. In der Brennkammer hat es (meist mehrere) Brenner, vergleichbar mit einem Heizbrenner in der Zentralheizung, wo der Brennstoff (bei Flugtriebwerken Kerosen) eingesprayt und verbrannt wird. Dabei entsteht ein Heissgas von hoher Temperatur, je nach Modell sind das bei voller Leistung bis gegen 1500°C. Die Brennkammerwände müssen deswegen mit einem Teil der Luft intensiv gekühlt werden, sonst würden sie abschmelzen.

Nach der Brennkammer wird das unter hohem Druck stehende Heissgas in die Turbine geleitet wo es entspannt wird bis auf Umgebungsdruck. Dabei sinkt die Temperatur ab auf wenige hundert °C, je nach Modell so 450-600°C. Die Energie die vorher im heissen und unter Druck stehenden Heissgas lag wird dabei auf die Turbinenschaufeln übertragen und dadurch eine grosse Leistung freigesetzt.

Diese wird zu rund zwei Dritteln aber dazu verbraucht, den Kompressor anzutreiben. Der Rest steht als Nutzleistung an der Welle zur Verfügung und treibt über ein Untersetzungsgetriebe den Propeller an.

Normalerweise bestehen Verdichter und Turbine aus je zwei getrennten Teilen, nämlich Hochdruck- und Niederdruckteil, welche auch mechanisch vollständig unabhängig voneinander auf separaten Wellen angeordnet sind. Es gibt in dieser Hinsicht sehr unterschiedliche Konzepte.

Turboproptriebwerke können bis in grosse Höhen operieren wenn sie dafür ausgelegt sind. Der Saab2000 beispielsweise hat eine maximal zulässige Flughöhe von 31'000 ft, allerdings ist nicht das Triebwerk limitierend sondern die Aerodynamik des Flugzeugs, das Triebwerk könnte auch weiter hinauf. Das Triebwerk der Saab2000 ist das Allison AE2100 welches in einer anderen Variante (etwas mehr Leistung) z.B. auf der C-130 Hercules zum Einsatz kommt.

Das Turboprop Triebwerk mit der grössten Verbreitung ist wohl das Pratt & Whitney PT6 welches in unterschiedlichen Grössen und Leistungsklassen in sehr grossen Stückzahlen produziert wird.

Heutzutage werden Propellerflugzeuge ab so rund 400 PS+/- aufwärts praktisch ausschliesslich mit Turbinenantrieb produziert, Ausnahmen bestätigen die Regel, es gibt immer noch grosse Russische Sternmotoren welche >400 PS leisten und noch produziert werden, aber das ist doch eher die Ausnahme.

 

Ein Jettriebwerk ist übrigens ebenfalls eine Gasturbine, allerdings mit einer etwas anderen Auslegung. Z.B. der Kern des Allison AE2100 stammt aus einem Strahltriebwerk, dem Allison T406. In einem Strahltriebwerk wird mit der Turbine nicht ganz so weit hinunter entspannt, sondern ein Teil der Heissgasenergie wird in der Schubdüse hinter der Turbine in Strahlgeschwindigkeit umgewandelt, wodurch Schub erzeugt wird. Bei den heute üblichen Mantelstromtriebwerken wird von der Welle auch noch der Fan angetrieben. Der Fan ist normalerweise eine einzige aber grosse Verdichterstufe welche sehr viel Luft ansaugt und etwas komprimiert (etwa auf das 1.4 fache des Umgebungsdrucks). Diese Luft wird ums Triebwerk herum und um den Abgasstrahl herum mit erhöhter Geschwindigkeit wieder nach hinten ausgeblasen und erzeugt einen Anteil des Schubs. Das kann bei langsamer Geschwindigkeit (Start) bei einem Grosstriebwerk bis zu 90% des ganzen Schubes ausmachen.

 

Gruss

 

Philipp

[Hägar]

Du kannst mit Turbo Prop Treibwerken nur bis zu einer Gewissen höhe Fliegen (ich würde sagen so um die 20 000 FT), danach haben die Schaufeln nicht mehr den nötigen Luftdruck um eine Geschwindigkeit aufbauen zu können.

 

:001::001::001:

 

Der gemäss FAI gültige Höhenrekord für eine turbopropgetriebene Maschine steht seit 1988 bei 53'573 ft.

 

 

Gruss

 

Ruedi

[Lupper]

Ich danke Ihnen sehr Philipp für die Auskunft! Der Aufbau und die Funktion des Triebwerkes sind mir klar! Fliegen sie selber auch Turbo-Prop Flugzeuge Pc-12 z.b??

 

MFG Lukas

[Brufi]

Nein, leider nicht. Obwohl ich seit über zwei Jahrzehnten in der Entwicklung von grossen Gasturbinen für Kraftwerke arbeite, habe ich es bisher noch nicht geschafft, selber ein Flugzeug mit Turbinenantrieb zu fliegen.

 

Gruss

 

Philipp

[Wilko Wiedemann]

Obwohl ich seit über zwei Jahrzehnten in der Entwicklung von grossen Gasturbinen für Kraftwerke arbeite, habe ich es bisher noch nicht geschafft, selber ein Flugzeug mit Turbinenantrieb zu fliegen.

Was willst du bloss mit Spielzeugturbinen, wenn du täglich mit den richtigen zu tun hast ? :D:D

 

Gruss

 

Wilko

[Brufi]

Die fliegen nicht! Sollten jedenfalls nicht fliegen, sonst wird es heftig.

Ausserdem: Die modernsten Fluggasturbinen sind normalerweise auf einem höheren Technologieniveau (will heissen: laufen heisser) als die Kraftwerksturbinen.

Kommerzielle Triebwerke laufen heute bei T/O thrust bei so schätzungsweise etwa 1600°C während wir uns langsam den 1500°C nähern (allerdings können wir ein Jahr lang ohne abzustellen bei dieser Temperatur auf Vollast durchrösten). Militärische Triebwerke laufen noch viel heisser, wohl so um die 2000°C herum, genaue Zahlen sind geheim. Natürlich nicht ganz mit der gleichen Lebenserwartung wie eine Kraftwerksmaschine.

Kommerzielle Triebwerke haben ausserdem ein sehr hohes Druckverhältnis, das PW4000 etwa 40, GE90 sogar 60, unsere "most advanced" Maschine hat 32.

 

Gruss

 

Philipp

[Wilko Wiedemann]

Sollten jedenfalls nicht fliegen, sonst wird es heftig

:D:D:D

 

Gruss

 

Wilko

[Schorsch]

Grund für die begrenzte Flughöhe ist schlicht die niedrigere Geschwindigkeit. Ein Propeller (angetrieben durch Turbomaschine, Viertakter oder CERA-modifizierte Radsportler) fällt ab etwa Mach 0.7 ziemlich in punkto Vortriebsleistung zurück (Stichwort: supersonische Blattspitzen). Ein wirtschaftlich optimaler Flug findet bei etwa M0.55 bis M0.65 statt. Dazu kann man sich die zugehörigen IAS über der Höhe ausrechnen und sieht, dass man ab einer gewissen Höhe sehr niedrige Staudrücke und ergo entweder sehr niedrige Flächenbelastung oder recht hohe Auftriebsbeiwerte hätte.

[Brufi]

Wir hatten das Thema übrigens schon einmal.

Das schnellste Turbopropflugzeug (abgesehen von einigen Prototypen) ist - wie im andern Thread nachzulesen - die TU-95 "Bear". Vier Turbinen zu je 15'000 PS :009: bis 12'000 m Flughöhe, bis 930 km/h Höchstgeschwindigkeit.

Gruss

Philipp

[Schorsch]

Wir hatten das Thema übrigens schon einmal.

Das schnellste Turbopropflugzeug (abgesehen von einigen Prototypen) ist - wie im andern Thread nachzulesen - die TU-95 "Bear". Vier Turbinen zu je 15'000 PS :009: bis 12'000 m Flughöhe, bis 930 km/h Höchstgeschwindigkeit.

Gruss

Philipp

 

Danke für den Link.

Die Tu-95 hat für ihre enorme Spitzengeschwindigkeit einige Opfer bringen müssen. Und man sollte die Spitzengeschwindigkeit als solche begreifen, nämlich als Spitzenleistung unter Ausnutzung der maximalen Triebwerksleistung. Das Ziel damals war, ein Flugzeug zu bauen, welches die USA erreichen konnte. Dazu baute man quasi einen Turbo-Prop mit M0.7 Marschflug und einer M0.82 Dash-Capability. Deswegen auch die stark gepfeilten Flächen (Drag Divergence nach hinten legen). Der Schubüberschuss war trotz großer installierter Motorleistung eben null bei M.82, während jeder Turbofan easy jenseits seiner MMO beschleunigen kann, eine Trubo-Jet sogar noch schneller.

Als Beispiel was "moderner Turbo-Prop" bedeutet sollte man einen Blick auf den A400M werfen: der schafft einen komfortablen Cruise mit M.65 bis M.69 (MMO=.72), damit ist er nur etwa 10% (oder 80km/h) langsamer als ein A320/B737 im Long Range Cruise, ist aber schneller auf Reiseflughöhe.