PS: Turbo vs Non-Turbo

[Brufi]

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Turbinen ...nur als kleines Detail.

 

 

Bei den Turbinen ist nicht unbedingt als Erstes die Öltemperatur der limitierende Parameter, sondern durch die massive schlechtere Kühlung erhöhte TOT [Turbine Outlet Temperature] - wobei es sicher noch Unterschiede der verschiedenen Turbinen (-Hersteller), bzw. dessen Konstruktionen gibt.

Sorry, dass ich hier so öffentlich widerspreche, aber das ist so nicht korrekt. Ich bin lange genug im Gasturbinen Entwicklungsgeschäft. Es ist korrekt, dass die Turbinenaustrittstemperatur (und die Turbinen Eintrittstemperatur auch) mit abnehmender Dichte ansteigen und irgendwann limitierend werden, aber mit nachlassender Kühlung hat das überhaupt nichts zu tun. Es hat mit dem absinkenden Massenstrom durch die core engine zu tun und den dadurch sich verändernden Druckverhältnissen. Dies bewirkt auch entsprechend veränderte Temperaturverhältnisse. Ausserdem wird normalerweise der Output (Wellenleistung oder Schub, je nachdem ob wir einen Heli-/Turboprop oder ein Strahltriebwerk betrachten) bei steigender Höhe auf dem gleichen Niveau gehalten solange dies möglich ist. Wegen dem geringeren Massendurchsatz durchs Triebwerk muss dann höher gefeuert werden.

 

Die ansteigende Öltemperatur hat aber schon mit der Kühlleistung zu tun, denn der Kühlluftmassendurchsatz durch den Ölkühler sinkt immer mehr ab.

 

Gruss

 

Philipp

[MarkusP210]

Das mit der minderen Kühlleistung der Umgebungsluft bei steigender Höhe wegen geringerem Massendurchsatz hab ich ja als Allgemeinwissen vorausgesetzt

 

Aha

 

Markus

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

 

Der Thielert verfügt über ein (oder zwei?) Ladeluftkühler, welche die Luft zwischen Verdichter (von der Abgasturbine über die Welle zusätzlich erhitzt bzw. Welle- und Lager entwärmt [neben Öl und evtl Wasserkühlung]) und Einlasskrümmer abkült und die Luftdichte (Sauerstoffgehalt) der Verbrennungsluft erheblich steigern kann (Druck allein ist nicht alles)...

 

Ich meine, hier kann so nicht verglichen werden...

 

Die Effizienz dieser Ladeluftkühler (Intercooler) nimmt mit steigender Flughöhe aber auch ab.

 

Die TOT bei den Wellenturbinen wird erst Limitierend, wenn die maximale Leistung erreicht ist. Wobei unter Standard-null die max. Einspritzmenge eingestellt ist. Mit zunehmender Flughöhe nimmt die Verdichterleistung aber auch ab; und wenn die Flamme dadurch übersättigt wird, wird sie länger und die Turbinenschaufeln überhitzen (klar man könnte sie weiter von der Flamme entfernen, dann wäre aber die Effektivität im Nennbereich schlechter). In den Helis sind die Turbinen mit ~100SHP (oder mehr) übermotorisiert und im Drehmoment auf ein Wert limitiert, auf welche Getriebe, Aufhängungen, Wellen usw. ausgelegt sind (Gewichteinsparung).

Dieses "Flatrate" hat nichts mit Telecomgeschäften zu tun.

 

Im Gegensatz zum Heli hat der Turbopropflieger den Vorteil, dass er den Staudruck der Fluggeschwindigkeit nutzen kann (RAM-air) und Propellerstrahl.

Beim Hubi ist oft noch ein Luftfilter (Particle-separator) vor dem Verdichtereinlass (welcher auch noch mit Zapfluft [bleed-air] vom Verdichter betrieben wird).

 

Die Schwierigkeit der aviatischen Wellenturbinen ist die unterschiedliche (beim Heli schnell ändernde) Teillast und das Ansprechverhalten.

Aufwändig werden Einspritzdüse(n), Bleedvalves und/oder verstellbare Statorschaufeln angesteuert, damit kein Flame-out, Kompressorstall oder RPM-overspeed eintreten. Darum gibts so ein Puff von Pneumatik-, Oel-, und Fuelleitungen. FADEC hin oder her.

 

Verkehrsflieger nehmen zur Kühlung auch gerne den Fuel in den Flügeltanks zur Ölkühlung her. Die kriegen erst schmierthermische Probleme, wenn der Sprit ausgeht...

 

Gruess Andi

[sirdir]

Zu diesem Thema finden sich z.B. bei http://avweb.com interessante Artikel wie z.B.

Pelican's Perch #36:

Those Fire-Breathing Turbos

von John Deakin

 

Sowieso eine der interessantesten Sites. Nur, etwas gefährlich - warum ich jetzt eigentlich Stunden lang über Turbos die verrücktesten Dinge lese, obwohl ich noch nie in einem Turbo-Flieger gesessen bin und wahrscheinlich auch nie einen fliegen werde...? Wie gesagt, gefährlich, die Site.

[Brufi]

Liebe Kollegen,

 

Es gibt da ein paar Dinge richtig zu stellen, damit mir die restlichen Haare nicht allzuheftig zu Berge stehen:

Ein Ladeluftkühler (Intercooler) kühlt die Luft ab nachdem sie den Verdichter des Turboladers verlassen hat und erhöht so die Luftdichte im Einlasskanal zu den Zylindern. Dies erhöht die Motorleistung.

Der Sauerstoffgehalt der Luft wird dadurch gewiss nicht verändert, er beträgt nachwievor 21%.

 

Die Temperaturerhöhung der Luft durch die Verdichtung hat im wesentlichen mit der Zustandsänderung (Kompression) zu tun und nicht mit dem Wärmeeintrag von der benachbarten, heissen Abgasturbine. Der Wärmeeintrag beträgt zwar nicht null aber er ist von untergeordneter Bedeutung.

 

Zum Thema Heissgastemperatur vor Turbineneintritt und Flammenlänge bei einer Gasturbine:

Das Problem ist mitnichten die Flammenlänge. Wer erzählt solchen Mist? Wenn die eingedüste Brennstoffmenge konstant gehalten wird und je länger desto weniger Luftmenge zur Verfügung steht, dann wird zwar die Brennkammer Austrittstemperatur zunehmen, aber das hat damit zu tun, dass die freigesetzte thermische Energie aus dem Brennstoff sich auf eine geringere Luftmasse verteilt. Ergo steigt die Heissgastemperatur Punkt. Die Reaktionszone wird dabei möglicherweise etwas in die Länge gezogen weil der Druck geringer ist, aber das hat auf die Turbineneintrittstemperatur keinen Einfluss, zumindest nicht global. Würde man die Brennkammer verlängern, dann hätte dies in erster Näherung keinen Einfluss auf die Temperatur am Brennkammerende - mal abgesehen von Wärmeübertragung auf die Brennkammerwand.

 

Gruss

 

Philipp

[TheAviator]

Sowieso eine der interessantesten Sites. Nur, etwas gefährlich - warum ich jetzt eigentlich Stunden lang über Turbos die verrücktesten Dinge lese, obwohl ich noch nie in einem Turbo-Flieger gesessen bin und wahrscheinlich auch nie einen fliegen werde...?

 

Musst Du ändern. Hat Suchtpotential....

[sirdir]

Musst Du ändern. Hat Suchtpotential....

 

Ja das glaub ich dir gerne! Und wenn die Fliegerei nicht so unverschämt teuer würde und mir in meiner momentanen Lebenssituation nicht wirklich den entsprechenden Gegenwert bringen würde, würde ich das auch garantiert machen...

Wobei, ob's hier überhaupt im Umkreis von 1000 nm eine zu mieten gäbe, ist dann noch die andere Frage!

[Urs Wildermuth]

Sowieso eine der interessantesten Sites. Nur, etwas gefährlich - warum ich jetzt eigentlich Stunden lang über Turbos die verrücktesten Dinge lese, obwohl ich noch nie in einem Turbo-Flieger gesessen bin und wahrscheinlich auch nie einen fliegen werde...? Wie gesagt, gefährlich, die Site.

 

Pelican Perch war die Kolumne von John Deakin, einem der interessantesten Piloten, mit denen ich je in Kontakt stand.

 

John flog nie im Militär, jedoch flog er bei der echten Air America, wo er Curtis Commando und DC3 flog. Danach geriet er auf Umwegen zu JAL als zunächst DC8 und später 747 Classic Captain. Er hat auf der Classic über 32'000 Stunden in Command, soviel ich weiss immer noch Welterkord und ist ein hoch integrer und gleichzeitig sehr "down to earth" Mensch.

 

Durch Randy Sohn, ebenfalls einen ex Air America Piloten, kam John zur Commemorative Air Force, wo er in Californien die Curtis Commando und ebenfalls die B29 Fifi flog.

 

Er flog viele Jahre seine eigene Beech V35 Bonanza und nach der Pensionierung bei IASCO/JAL zunächst eine Gulfstream V und später eine Eclipse, bis er vor einigen Jahren einen leichten Schlaganfall kriegte, der sein Medical per sofort ungültig machte. Heute arbeitet John noch als Referent bei Advanced Pilot Seminars. http://www.advancedpilot.com/

 

Ich lernte John via das alte AVSIG Forum auf Compuserve kennen. Zuletzt hatte ich Kontakt mit ihm als es um meinen Fliegerkauf ging, da ich eine Zeitlang eine Beech Bonanza im Visir hatte. John gab mir auch immer wieder Auskünfte über die 747 für FXP und AS2 damals.

 

Er ist einer der ganz Grossen und gleichzeitig einer der Menschen, von der die Aviatik lebt. Er hat mehr geleistet und getan als viele andere Piloten und blieb doch bis zum Ende seiner Karriere immer bescheiden und hilfsbereit, was er heute fortsetzt.

 

Sein Buch, "Full Throttle", erhältlich via die Webseite von Advanced Pilot, ist Unterhaltung pur, zusammengestellt aus den Pelican Perch Artikeln und neuen Beiträgen. Wer sich für die wahre Air America, JAL, IASCO und die CAF interessiert, kommt an dem Buch eigentlich nicht vorbei. Meins ist signiert und eine "treasured Possession"!

 

Ach ja, und wenn John was sagt und schreibt, dann glaub ich das. Egal was Lycoming dazu sagt :)

[sirdir]

Sein Buch, "Full Throttle", erhältlich via die Webseite von Advanced Pilot, ist Unterhaltung pur, zusammengestellt aus den Pelican Perch Artikeln und neuen Beiträgen. Wer sich für die wahre Air America, JAL, IASCO und die CAF interessiert, kommt an dem Buch eigentlich nicht vorbei. Meins ist signiert und eine "treasured Possession"!

OK, ich bin grad an seiner Pelican's Perch Kolumne.. Hab schon einiges gelesen, aber dachte.. ich fang jetzt mal ganz vorne an und les alles. Das Buch wäre sicher auch etwas, ja. Schon nur, weil er sehr unterhaltsam schreibt.

 

Ach ja, und wenn John was sagt und schreibt, dann glaub ich das. Egal was Lycoming dazu sagt :)

Sagen wir mal so, bisher klingt, was ich gelesen habe, sehr schlüssig, auch wenn er natürlich manchmal von technischer Ausrüstung ausgeht, von der ich nur träumen kann (GAMI Injektoren, CHT Anzeige pro Zylinder etc. etc.).

Wollte das mit dem MP nicht reduzieren nach dem Takeoff mal mit meinem FI diskutieren, aber leider war er auf dem Ohr taub...

 

Sicher eine äusserst interessante Bekanntschaft, der John. Tut mir leid zu hören, dass er kein Medical mehr hat. War mir neu - resp. irgendwann hab ich wohl sowas gelesen, aber zu dem Zeitpunkt hab ich dann wohl nicht gewusst wer das ist.

[Brufi]

Ich habe die Pelican's Perch Kolummnen verschlungen.

Technisch ist alles was er so schreibt völlig einleuchtend und korrekt, seit dieser Lektüre handhabe und instruiere ich die ganze Motorbedienung ziemlich anders.

 

Die tollste Geschichte aber ist seine Schilderung eines Triebwerksausfalls unmittelbar nach dem Start mit einer ziemlich vollbeladenen 747. Der JAL FE, der Depp, zieht, wie im Voraus befürchtet, vor lauter Schreck grad alle vier Thrustlevers nach hinten - nicht grad die angesagteste Aktion in jenem Moment - und man hört förmlich das gliggedi gliggedi gliggedi gligg der zurücklaufenden Triebwerksanzeigen im Cockpit bis CAPT Deakin realisiert was passiert sein muss und er dem FE fast die Finger bricht um die vier Hebel wieder nach vorne zu schaufeln.

Gruss / Philipp

[Urs Wildermuth]

OK, ich bin grad an seiner Pelican's Perch Kolumne.. Hab schon einiges gelesen, aber dachte.. ich fang jetzt mal ganz vorne an und les alles. Das Buch wäre sicher auch etwas, ja. Schon nur, weil er sehr unterhaltsam schreibt.

 

Lohnt sich sicher, auch wenn vieles des Inhalts auf der Pelican Perch vorhanden ist.

 

Sagen wir mal so, bisher klingt, was ich gelesen habe, sehr schlüssig, auch wenn er natürlich manchmal von technischer Ausrüstung ausgeht, von der ich nur träumen kann (GAMI Injektoren, CHT Anzeige pro Zylinder etc. etc.).

Wollte das mit dem MP nicht reduzieren nach dem Takeoff mal mit meinem FI diskutieren, aber leider war er auf dem Ohr taub...

 

Sicher eine äusserst interessante Bekanntschaft, der John. Tut mir leid zu hören, dass er kein Medical mehr hat. War mir neu - resp. irgendwann hab ich wohl sowas gelesen, aber zu dem Zeitpunkt hab ich dann wohl nicht gewusst wer das ist.

 

ja, das allerdings. Solche Leute braucht es mehr. Leider werden die alle älter... wie etwa der Tristar Captain in pprune, der leider auf einer Rotation verstorben ist (411A für die ppruner hier), Captain Bob Weliver, ex Prestige und Singapore. Solche Leute sind es für die man sich die Foren immer und immer wieder antut ;)

 

Hoffe immer noch, dass ich John mal noch persönlich begegenen kann.

 

@ Phillip,

 

besorg Dir das Buch, Du wirst es nicht bereuen. Steht bei mir immer in Reichweite. Da ist noch viel mehr solches Zeug drin, wie etwa der erste Connieflug e.t.c. Und vieles aus der Air America Zeit, u.a. "Why pigs could fly". Priceless.

[sirdir]

Lohnt sich sicher, auch wenn vieles des Inhalts auf der Pelican Perch vorhanden ist.

Sooo, bestellt.

 

Hoffe immer noch, dass ich John mal noch persönlich begegenen kann.

 

Ich wünsch es dir. Und mir wünsch ich, dass ich auch noch mal so jemanden treffe ;)

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

 

Der Sauerstoffgehalt der Luft wird dadurch gewiss nicht verändert, er beträgt nachwievor 21%.

Mit dem Sauerstoffgehalt (in Klammern) meinte ich den Nettosauerstoffgehalt im Brennraum. Natürlich verändert sich nichts in der Luftzusammensetzung...

War missverständlich :o

 

Die Temperaturerhöhung der Luft durch die Verdichtung hat im wesentlichen mit der Zustandsänderung (Kompression) zu tun und nicht mit dem Wärmeeintrag von der benachbarten, heissen Abgasturbine. Der Wärmeeintrag beträgt zwar nicht null aber er ist von untergeordneter Bedeutung

...na ja, wenn Du meinst...

 

Zum Thema Heissgastemperatur vor Turbineneintritt und Flammenlänge bei einer Gasturbine:

Das Problem ist mitnichten die Flammenlänge. Wer erzählt solchen Mist? Wenn die eingedüste Brennstoffmenge konstant gehalten wird und je länger desto weniger Luftmenge zur Verfügung steht, dann wird zwar die Brennkammer Austrittstemperatur zunehmen, aber das hat damit zu tun, dass die freigesetzte thermische Energie aus dem Brennstoff sich auf eine geringere Luftmasse verteilt. Ergo steigt die Heissgastemperatur Punkt. Die Reaktionszone wird dabei möglicherweise etwas in die Länge gezogen weil der Druck geringer ist, aber das hat auf die Turbineneintrittstemperatur keinen Einfluss, zumindest nicht global. Würde man die Brennkammer verlängern, dann hätte dies in erster Näherung keinen Einfluss auf die Temperatur am Brennkammerende - mal abgesehen von Wärmeübertragung auf die Brennkammerwand.

Das ist zwar richtig korrekt korrekt, aber damit ein Nichtakademiker (wie ich einer bin) der auf Turbine umschult zuzumüllen, finde ich Mist.

Sag einfach die Flamme wird länger und fackelt die Turbinenräder ab; kostet >CHF 10'000.-; sooooo falsch ist es ja nicht aber ist garantiert nachhaltiger, als jemanden eine Dissertation über Thermodynamik einer Kraftmaschine auswendig lernen zu lassen...

Warum müssen Piloten immer mehr Glump lernen auf die sie nie Einfluss haben werden?

Brennkammerwand.

Da ist meist ein relativ dünnwandiges schlau durchlöchertes und geformtes Blech um die Einspritzdüse(n) auch Flammensieb oder Flammenkorb genannt, welche nicht nur thermisch überlastet werden können sondern auch mechanisch. Es kommt zu einer oszillation des Luftstroms um und im Becher und kann zusammen mit der Hitze Risse Bilden.

Dies ist sogar bei jedem Anlassen gut zu hören, auch hier wird eigentlich kurzzeitig zuviel eingespritzt auch wenns das minimum ist:

Dieses "Puuh" von Sekunde 14 bis 19 ist typisch und auch hörbar, wenn an der TOT-Limite operiert wird.

 

Heutzutage schränzt eh das FADEC die Turbine hoch oder eben nicht; dann stehste zwar Supergscheid da aber telefonierst mit dem Meccano...

 

...Ach ,was schreib ich fürn Mist bin ja nur ein nichtformeldreschender Bauchphysikant :p aber vielleicht ists so für Nichtakademische Piloten oder welche es werden wollen greifbarer...

 

Nun bitte weiter in der Personenglorifizerung...

 

Gruess Andi

[consti]

Joar... FADEC... Bei einer B3 gabs mal einen Softwarefehler... plump... Treiber weg. AR wurde eingeleitet, mit 60kn aufgesetzt und nach 20m stand die Kiste :)

 

gruess Consti, ou, back to topic...

[MarkusP210]

kostet >CHF 10'000.-;

 

kostet >> CHF 10'000.- liegt näher an der Realität.

 

Markus

[Brufi]

....Sag einfach die Flamme wird länger und fackelt die Turbinenräder ab; ....

Nope, sag ich nicht, denn es impliziert, dass es nach der Flamme wieder kalt sei. Das aber wäre falsch.

....aber ist garantiert nachhaltiger, als jemanden eine Dissertation über Thermodynamik einer Kraftmaschine auswendig lernen zu lassen...

Ich sage auch: Klarheit kommt vor Richtigkeit. Aber bei diesem Beispiel ist es derart simpel zu sagen: "Die Flamme wird heisser" statt fälschllicherweise "die Flamme wird länger", dass ich das so besser finde.

Warum müssen Piloten immer mehr Glump lernen auf die sie nie Einfluss haben werden?

Wo Du recht hast, hast Du recht. Seit JAR ist die ganze Theorie von PPL bis ATPL voll durchakademisiert. Ich finde das auch unnötig und nutzlos. Die ganze Theorie macht ja die Piloten deshalb nicht zu begnadeteren Fliegern, also was soll der ganze Summs? Die Jungs ennet den grossen Wassern, jene im "land of the free", weisst Du, jene die in Wirklichkeit das Motorfliegen erfunden haben (so wie die CH-er Ricola), die sind da viel pragmatischer als der Durchschnittseuropäer und unter anderem deshalb können sie nach meinem Dafürhalten ehrlich gesagt im Mittel besser fliegen als wir.

Da ist meist ein relativ dünnwandiges schlau durchlöchertes und geformtes Blech um die Einspritzdüse(n) auch Flammensieb oder Flammenkorb genannt, welche nicht nur thermisch überlastet werden können sondern auch mechanisch. Es kommt zu einer oszillation des Luftstroms um und im Becher und kann zusammen mit der Hitze Risse Bilden.

Dies ist sogar bei jedem Anlassen gut zu hören, auch hier wird eigentlich kurzzeitig zuviel eingespritzt auch wenns das minimum ist:

Ja, nicht schlecht beschrieben. Das ist mein täglich Brot. Ich arbeite seit nun etwas mehr als 25 Jahren in der Entwicklung von Gasturbinenbrennkammern, allerdings an Maschinen für Kraftwerke (unsere Gasturbinen fliegen nicht, und falls doch kommts in der Tagesschau). Klar, unsere Brennkammern sind teilweise so gross, dass man drinn herumklettern kann und die Konstruktion unterscheidet sich fundamental von Fluggastubinen, aber die physikalischen Phaenomene sind teilweise identisch oder zumindest sehr ähnlich. Brennkammerpulsationen, wie wir dieses Phaenomen nennen (unsere angelsächsischen Mitbewerber und Partner reden von acoustics, dynamics oder combustion noise), sind gefürchtet und manchmal fast nicht zu beherrschen. Unsere auf ultra tiefe Schadstoffemissionen (NOx, CO) gezüchteten Konzepte sind da noch um Grössenordnungen empfindlicher als das, was in Flugtriebwerken vorkommt.

Ja, beim Triebwerksstart läuft praktisch jede Gasturbine durch ein Gebiet hindurch, wo die Flamme pulsiert. Kann man bei jedem Helikopter, Turboprop oder Jettriebwerk jedesmal mitverfolgen. Bei grosser Last kann ebenfalls die Grenze der Stabilität überschritten werden und dann kann es unter Umständen zu sehr hohen Druckamplituden kommen. Dies führt zu exponentiell abnehmender Lebensdauer der Bauteile, entweder treten Ermüdungsrisse auf und ganze Stücke brechen aus oder wenns nicht ganz so schlimm ist, dann gibt es durch die Vibrationen Verschleiss an sämtlichen Kontaktstellen und nach einigen tausend Stunden fehlt da millimeterweise Metall. Wir beschäftigen bei uns eine ganze Horde von Thermoakustikern um solche Phänomene zu untersuchen, vorauszuberechnen und geeignete Abhilfemassnahmen zu entwickeln.

 

Gruss

 

Philipp

[Andi Rotorchopf]

Salü Zäme,

 

Achtung fertig los...

 

Gruess Andi

[Brufi]

Wow! Ich verreck ja! Vollgeil! Ich meine beides, die autobiographische Geschichte und das Video.

Aber eins muss man sagen: Die Brennkammertechnik haben die Jungs im Video offensichtlich noch nicht 100% im Griff. Es brennt hinten raus, vermutlich weil Brennkammervolumen (Aufenthaltszeit) deutlich zu klein und Mischung zu schwach. Ein Abgasturbolader eignet sich ansonsten übrigens bestens um daraus eine kleine Gasturbine als Demo-Objekt zu bauen. Sah ich schon an Ingenieurschulen zwecks Praktikum und/oder Semesterarbeit.

Gruss

Philipp

[Urs Wildermuth]

 

Jet Bike...

[Andi Rotorchopf]

@Brufi: Einspritzdüse zu gross, Einspritzdruck viiel zu klein; miese zerstäubung/ durchmischung... Auslass-lichtmass viel zu gross; vielleicht etwas Lavalmässiges hinten drauf, damit etwas Schubarbeit verrichtet wird ausser "nur" den Verdichter zu treiben; Durchmesser verkleinern bis kurz bevor die Drehzahl einbricht... wäre Optimal nur lässt sich die Maschine so eventuell nicht mehr starten....

 

@Urs: C'est trop dangereux!!! Das Rohr ist zu lang und erreicht Eigenschaften eines Pulsotreibers; der Qualm dürfte sogar aus dem Lager gesogenes Schmieröl sein...

 

Sagt er...