Strahltriebwerk im Winter

[n-st]

Guten Tag

Ich hätte aufgrund einer aktuellen Diskussion eine kleine Frage bezüglich Strahltriebwerken (insbesondere des GE F404, eingesetzt in der F/A-18C): Benötigen die Triebwerke eine grössere "Einschaltzeit" bei kalter Witterung? Mein "Opponent" behauptet dies in einem Factsheet der Luftwaffe gelesen zu haben (und dass dies beim Gripen nicht/weniger der Fall sein sollte)... Doch ich kann dies nicht wirklich glauben, bin aber kein Experte in diesem Bereich, im Gegensatz zu euch :005:

[Gast theturbofantastic]

Hi Nils,

 

was genau meinst du mit "Einschaltzeit"? Die Zeit vom Betätigen des Starter Motors bis zum erreichen von Ground Idle (Leerlauf)? Wie kalt ist kalte Witterung?

 

Ich würde dir die Frage gern beantworten, wenn du mir das erklärst :008:

 

Außerdem ist das Volvo RM12 eigentlich eine für single-engine Betrieb ausgelegte Weiterentwicklung des GE F404 mit FADEC.

 

Grüße

Jonas

[n-st]

Hehe, ja ich wüsste auch gerne, was mit Einschaltzeit gemein ist XD Ich gehe aus dem Kontext davon aus, dass er die Zeit zwischen Einschalten und Ready for take-off (nur aufs Triebwerk bezogen) meint. Sprich, die F/A-18 müsste eine gewisse Zeit am Boden stehen, bevor das Triebwerk bereit ist. ;)

[Gast theturbofantastic]

Im von dir geschilderten Zusammenhang: Jedes Triebwerk braucht im kalten Winter länger, bis es "warmgelaufen" ist. Das liegt jedoch hauptsächlich am Ölsystem. Das Triebwerksöl ist zu Anfang noch kalt und hat daher eine höhere Viskosität als im warmen, "normalen" Zustand. Je nach System kann es daher sein, dass ein Öldruckgeber einen mehr oder weniger erhöhten Öldruck anzeigt und man warten muss, bis der Öldruck auf einen Wert sinkt, der eine höhere Leistungseinstellung erlaubt. Dies habe ich schon auf dem Prüfstand bei ca. -10°C Außentemperatur beobachtet; je kälter, desto zähflüssiger das Öl. Die Wartezeit hat jedoch nicht nur mit der schmierenden Eigenschaft des Öls zu tun. Natürlich muss das Öl "flüssig" genug sein, um alle Lagerstellen schmieren zu können. Wenn der Öldruck zu hoch ist, kann das jedoch auch katastrophale Folgen für bestimmte Bauteile haben. Mir sind Fälle von gerissenen Getriebegehäusen bekannt, aber es könnte auch z.B. einen Ölkühler treffen.

 

Inwiefern Volvo (heute GKN) das Triebwerk überhaupt auf bessere Kältetauglichkeit optimiert hat, weiß ich nicht. Es könnte genauso gut ein Marketing-Trick der Schweden sein, denn die Amerikaner setzen ihre Flugzeuge bekanntlich auch in kalten Gegenden ein, unter anderem in Alaska und Grönland. Es ist nicht unüblich, das Flugzeug und die Triebwerke im Shelter oder Hangar zu beheizen, um Probleme zu vermeiden und die Zeit bis zum Abflug zu verkürzen.

 

Ich hoffe, das hilft dir weiter.

 

Grüße

Jonas

[Danix]

Jedes Triebwerk braucht im kalten Winter länger, bis es "warmgelaufen" ist. Das liegt jedoch hauptsächlich am Ölsystem.

 

Genau, und an den anderen thermisch hochbelasteten Triebwerksteilen.

 

Wenn man ein Triebwerk vor seiner Solltemperatur auf hohe Leistung stellt, kann es vorkommen, dass sich gewisse Teile verbiegen oder sich sogar Risse bilden. Besonders betroffen sind natürlich die Teile, die sich an den heissesten Punkten des Triebwerkes befinden: Brennkammer, erste Stufe der High Pressure Turbine, des Shafts und den diese Umgebung (Hot Section) umgebende Ummantelung und die Sensoren und Aggregate die an sie angeflanscht sind - je nach Bauart.

 

Wichtig im Winter ist auch, dass die vorderen, weniger heissen Teile frei von Eis und Schnee sind, sonst kann sich das Triebwerk verschlucken und es können andere thermische Belastungen auftreten.

 

Möglich wäre, dass die Saabs eingebaute Heizungen haben, das hatten sie glaub's beim Viggen. Damit sie schneller Alarmfähig sind.

[Gast theturbofantastic]

Das stimmt, jedoch muss es dafür sehr kalt sein (meistens -40°C oder tiefer), was selbst im schweizer Winter nicht wirklich der Fall ist. Soweit ich weiß, stehen die schnellen Jets bei der Luftwaffe in der Regel im Shelter, sodass sich kein Eis oder Schnee ansammeln kann und das Aufheizen schneller geht. Ich habe leider noch nie eine Saab näher betrachten können, aber so eine Heizung dauerhaft mitzuführen erscheint mir etwas unsinnig. Da man meistens sowieso ein Bodenstartgerät verwendet, könnte man genauso gut eine Heizanlage neben das Flugzeug stellen, die warme Luft ins Triebwerk pumpt. Dann müsste man nur die Schläuche entfernen und hat kein zusätzliches Gewicht an Bord. Aber vielleicht kann jemand mit militärischer Erfahrung hier mehr beitragen.

 

Grüße

Jonas

[Lausig]

Beim Gripen, mit F404-Derivat, meint Wikipedia:

Bei besonders kalter Witterung lässt sich die Maschine – nach vergleichsweise kurzer Anheizphase mit dem Hilfstriebwerk – rasch in die Luft bringen

 

D.h. mindestens das neue Schweizer Kampfflugzeug kann sein Triebwerk selbständig auch bei kältester Witterung starten, unabhängig von externen Gerätschaften.

[Danix]

Das stimmt, jedoch muss es dafür sehr kalt sein (meistens -40°C oder tiefer),

 

wie meinst du? Für Eis? Eis kann sich bis zu +10 Grad bilden (durch Venturi- und andere Effekte gibt es lokale Unterkühlung). Eis am Jettriebwerk entsteht primär durch Exposition, also wenn das Flugzeug in Vereisungsbedingungen steht oder hindurchfliegt.

 

In der zivilen Fliegerei wird sehr intensiv über diese Gefahren nachgedacht. Militärische Flugzeuge sind relativ unempfindlich gegenüber Vereisung, weil sie spitzere Koni haben (je spitzer desto weniger Eis setzt sich an), weil sie viel mehr Überschussleistung haben und weil sie sich weniger in Vereisung aufhalten (deshalb haben Kampfflugzeuge auch keine Enteisungsanlagen).

 

Die meisten Alarmpatrouillen befinden sich eh meist in einem Alarmschuppen, -Hangar oder -Bunker, weshalb tiefe Temperaturen wohl selten ein Problem sind.

 

Die Erklärung in Wikipedia ist auch sehr wage. Zivile Triebwerke kann man nach wenigen Minuten auf Vollleistung hochfahren. Das dürfte bei militärischen Triebwerken kein grösseres Problem sein. Wir haben jeweils Alarmstarts gemacht auf den Mirage III aber ich habe noch nie von Temperaturlimiten gehört. Innert 90 Sekunden oder so ab Startbefehl musste das Flugzeug starten.

 

Dani

[Gast theturbofantastic]

Nein, natürlich nicht für Eis, sondern für die thermische Belastung bei der Erwärmung des Twks. Umgekehrt muss bei solchen Temperaturen auch eine gewisse Stabilisierungszeit vor dem abschalten eingehalten werden, damit es nicht zu Spannungsrissen kommt.

 

Grüße

Jonas

[Danix]

Dann verstehe ich deinen Einwand noch weniger. Selbst bei hohen Temperaturen muss ein Triebwerk warm laufen. Es gibt also keine virtuelle Grenze, ab der man ein Warmlaufen betreiben muss. Man muss immer. Die Frage dieses Threads war, wie lange bei kalten Temperaturen bei einem spezifisichen Typ.

[Gast theturbofantastic]

Sorry, mein Einwand war darauf bezogen:

Wenn man ein Triebwerk vor seiner Solltemperatur auf hohe Leistung stellt, kann es vorkommen, dass sich gewisse Teile verbiegen oder sich sogar Risse bilden. Besonders betroffen sind natürlich die Teile, die sich an den heissesten Punkten des Triebwerkes befinden: Brennkammer, erste Stufe der High Pressure Turbine, des Shafts und den diese Umgebung (Hot Section) umgebende Ummantelung und die Sensoren und Aggregate die an sie angeflanscht sind - je nach Bauart.

Wenn die Außentemperatur nicht zu tief ist, genügt in der Regel die Zeit, die man sowieso für alle Checks und bis zum Rollhalt braucht, völlig. Je kälter, desto länger braucht es, bis das Öl warm ist, und in der Regel ist der Öldruck in diesem Fall limitierend, da sich ein Teil des Öls außerhalb des Triebwerks im Öltank befindet, wo es nicht so schnell warm wird. Bis dahin sollte die Hot Section schon längst warm genug sein.

 

Aber es gibt wie gesagt je nach Triebwerk vom Hersteller festgelegte Temperaturen, bei denen spezielle "Kaltstart"-Verfahren zu befolgen sind. Das ist vor allem auch für Rettungshelis von Bedeutung. Aber es gibt wie gesagt auch die Möglichkeit des externen Vorheizens.

 

Grüße

Jonas

[n-st]

Erstmal danke für die vielen informativen Antworten! Ich habe nun noch das F/A-18C flight manual konsultiert (Quelle: http://info.publicintelligence.net/F18-ABCD-000.pdf).

Ich zitiere einige Stellen:

 

"For ambient temperatures below -18°C (0°F), maximum oil pressure 2.5 minutes after start is 180 psi."

 

Die wohl interessanteste Stelle:

"CHAPTER 22 Cold Weather Procedures

[...]

22.3 INTERIOR CHECK

Leave the canopy open until the right engine has been started to permit rapid emergency egress.

If the aircraft has been cold soaked below -18°C (0°F), rudder pedal adjustment will be difficult or

impossible and the inertia reel will not retract automatically until the cockpit warms up (5-10 minutes).

22.4 ENGINE START

APU starts can be successful if the UBATT voltage is at least 20.5 volts and the APU accumulator

is fully charged. Heat may have to be applied to the accumulator pump piston area to ensure proper

piston sealing and effective pumping.

For ambient temperatures below -23°C (-10°F), a deviation from normal crossbleed start procedures

is preferred. Operating engine fuel flow should be set to at least 1,900 PPH (72%-75% rpm). Using this

procedure, it may take 5 seconds longer to start.

Avoid activating any hydraulic actuated system for 2 minutes after both engines are on line. This

allows hydraulic fluid to warm both systems, preventing hydraulic leaks.

22.5 BEFORE TAXI

Maintain at least 70% rpm. Turn pitot and engine anti-ice ON.

If the aircraft has not flown within 4 hours with ambient temperature below -18°C (0°F), up to three

selections of the FCS exerciser mode may be required in order to obtain a successful FCS RESET after

initial warmup.

With engine anti-ice ON, ECS air flow may be low enough to cause an AVAIR HOT caution. Increase

rpm to increase air flow.

For cold weather operations below -18°C(0°F), three arresting hook cycles should be performed to

bring extension time within specification."

 

Noch zum Kommentar "Stabilisierungszeit vor dem Abschalten":

"Before engine shutdown, engine should be operated at flight or ground

idle for 5 minutes to allow engine temperatures to stabilize."

 

Somit schlussfolgere ich, dass eine gewisse Warmlaufzeit benötigt wird ab Temperaturen von unter -18°C, welche aber

1. relativ gering ist (max. 10 Minuten)

2. wie erwähnt erst ab unter -18°C wirklich beachtet werden muss

3. für Alarmstarts nicht bedeutend ist, da sich die Flugzeuge in den Hangars befinden

4. bei normalen Starts längst durch ist, bis alle Checks abgeschlossen sind und das Radar aufgestartet hat.

[Gast]

Warum liest du nicht erst das Manual bevor du komische Fragen stellst von denen die Antworten im Manual stehen?

 

Gute Nacht

Alex

[n-st]

Weil ich das Manual erst gefunden habe, als ich die Frage hier gestellt habe und die Antworten schon geschrieben wurden. Ich dachte ja, das Manual sei "geheim" ;)

[Andreas S]

Warum liest du nicht erst das Manual bevor du komische Fragen stellst von denen die Antworten im Manual stehen?

 

Gute Nacht

Alex

 

Würden Antworten auf "komische" Fragen in einem Manual stehen? :005:

[citizen]

Warum liest du nicht erst das Manual bevor du komische Fragen stellst von denen die Antworten im Manual stehen?

 

Gute Nacht

Alex

 

Möglicherweise deshalb, weil es sich hier um ein Forum handelt, in welchem unter anderem auch "komische" Fragen gestellt werden können, sofern nicht schon in anderen Beiträgen beantwortet.

 

Ich gehe davon aus, dass dein Beitrag nicht so zu verstehen ist, dass sich jeder mit einer Frage vorher durch tausende Seiten von Manuals der Hersteller wühlen muss, bevor es gestattet ist die Frage im Forum zu stellen. ;);)

[citizen]

Würden Antworten auf "komische" Fragen in einem Manual stehen? :005:

 

Das Kapital "komisch" habe ich nicht gefunden. :005::005: