Die nächste Generation Triebwerke - Der Verstellfan kommt

[Lubeja]

Ich frag mich warum zur Zeit überall die "geared Turbofan`s" gehyped werden.

Die BAe146 und die Challenger fliegt seit 1980 damit rum... und Spritparwunder waren die deswegen trotzdem nicht.

Noch früher flogen sogar Learjet unc Co. mit den ersten geared Turbofans rum, ich glaube es war schon anfang der 70er.

 

Es geht ja nicht um die Technologie an sich, die ist ja wirklich schon uralt. Bisher hatte jedoch kein Hersteller einen GTF für Mittelstreckenjets auf den Markt gebracht. Jetzt sind einige wohl der Meinung, dass sich mit dieser Technologie auch im Bereich größerer Durchmesser die Effizienz deutlich steigern lässt. Es wird nicht die nächste Generation, sondern eine neue Generation von Triebwerken sein.

 

Grüße

Jonas

 

Sind wir ehrlich: die Effizienzsteigerung, welche P&W für ihren Getriebefan verspricht, kommt zu 95% vom auf jenseits von 10:1 gesteigerten Nebenstromverhältnis. Das Getriebe ist nur eine nette Methode, einige dabei auftretende technische Probleme zu lösen. GE hat bloss einen anderen Ansatz gewählt, dies zu erreichen...

 

Und Karl: ich fürchte, bei Indienststellung war die BAe 146 tatsächlich ein echtes Sparwunder - was im Vergleich zu den sonstigen, damals im Betrieb befindlichen Schluckspechten auch kein grosses Problem darstellt:p

 

...

Der Lärm der ersten Stufe wird dann allerdings "eindrucksvoll" (z.B. Rolls Royce Conway, VC-10/Boeing 707)...

 

Warum? Also, ich meine: was passiert da genau?

[Volume]

Warum? Also, ich meine: was passiert da genau?

Hinter jedem Blatt gibt es immer ein kleines Totwassergebiet (die Endleiste kann nie unendlich dünn sein, die Reibung am Blatt bremst die Grenzschicht ab). Wann immer eine Schaufel der nachfolgenden Stufe durch so einen Nachlauf schlägt, kommt es zu einer kurzzeitigen Ablösung mit Schockwelle, also einem Knall. Multiplizier das mit der Blattanzahl der Vorstufenblätter, der Blattanzahl der Verdichterstufe und der Drehzahl, und du hast einen Höllenlärm. Wenn umgekehrt ein rotierender Nachlauf auf stehende Blätter trifft, ist der Effekt nicht ganz so stark, insbesondere aber schirmen die relativ flach angeordneten rotierenden Blätter den Läm besser ab, als die praktisch in Strömungsrichtung angeordneten Vorstufenblätter, daher dringt von der zweiten Stufe längst nicht so viel Lärm nach aussen.

die Effizienzsteigerung, welche P&W für ihren Getriebefan verspricht, kommt zu 95% vom auf jenseits von 10:1 gesteigerten Nebenstromverhältnis

Irgendwo beisst sich Katze da in den Schwanz, großes Nebenstromverhältnis = großer Fan = wenig Drehzahl, und das passt nun mal nicht zur Turbine, deren Wirkungsgrad bei viel höheren Drehzahlen optimal ist. Als Kompromiss kann man die Turbine auch sehr groß machen, aber das macht das Triebwerk globig und das Design der Nacelle und des Thrust Reversers kompliziert. Je größer ein Triebwerk, desto einfacher kann man eine große Turbine unterbringen, diesen Weg will RR ja für das "Advanced" Triebwerk gehen, und kann dank seiner Dreiwellenauslegung auch mehr mit der Turbinendrehzahl "spielen". Bei kleineren Triebwerken erlaubt nur ein Getriebe so hohe Nebenstromverhältnisse. Andererseits kann man es bei kleineren Triebwerken dank weniger Fliehkraft (weniger mechanische Belastung) mit dem Druckverhältnis und den Temperaturen noch etwas weiter treiben, was den bereits angesprochenen Carnot glücklich macht.

 

Gruß

Ralf

[Lubeja]

Danke Ralf für die ausführliche Erklärung!

 

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Irgendwo beisst sich Katze da in den Schwanz, großes Nebenstromverhältnis = großer Fan = wenig Drehzahl, und das passt nun mal nicht zur Turbine, deren Wirkungsgrad bei viel höheren Drehzahlen optimal ist. Als Kompromiss kann man die Turbine auch sehr groß machen, aber das macht das Triebwerk globig und das Design der Nacelle und des Thrust Reversers kompliziert. Je größer ein Triebwerk, desto einfacher kann man eine große Turbine unterbringen, diesen Weg will RR ja für das "Advanced" Triebwerk gehen, und kann dank seiner Dreiwellenauslegung auch mehr mit der Turbinendrehzahl "spielen". Bei kleineren Triebwerken erlaubt nur ein Getriebe so hohe Nebenstromverhältnisse. Andererseits kann man es bei kleineren Triebwerken dank weniger Fliehkraft (weniger mechanische Belastung) mit dem Druckverhältnis und den Temperaturen noch etwas weiter treiben, was den bereits angesprochenen Carnot glücklich macht.

 

Gruß

Ralf

 

Wenn ich dich richtig verstehe bezüglich Anlagengrösse, dann befindet sich in der "Mittelklasse" etwa die Grenze, wo ein Getriebe gerade noch Sinn macht? Weshalb sich PW mit dem PurePower und CFM beim Leap auch für verschiedene Ansätze entschieden haben?

 

Zudem dürfte bei sehr grossen Triebwerken auch das Getriebe irgendwann zu gross und zu schwer werden? Dieses frisst ja auch Platz bezüglich des Querschnitts und irgendwann sind wir wieder an dem Punkt, wo das ganze nicht mehr unter die Tragfläche passt...

[Gast theturbofantastic]

Genau so ist es. Trotzdem ist diese "Mittelklasse", größenmäßig etwa von der C-Serie bis zu A320neo, für die Triebwerkshersteller in puncto Aufträge von großer Bedeutung, was offenbar PW veranlasst hat, diese Technologie aufzugreifen, während andere sich anders orientieren.

 

Grüße

Jonas

[Volume]

Und die große Frage für die übernächste Generation von Langstreckenflugzeugen wird sein: wie viel Potential steckt in dem Getriebefan, dem Verstellfan (und den Druck/Temperaturmöglichkeiten kleinerer Triebwerke) im Vergleich zu den Riesentriebwerken.

Irgendwann kann der Punkt kommen, wo 4 Getriebefans besser sind, als zwei Megatriebwerke. Vor 10 Jahren (als "kleine" und "große" Tribwerke identische Technologie nuzten) sah es aus, als sei der Drops gelutscht. Jetzt wird es doch noch mal spannend.

Alternativ könnte die Flugzeuggröße, ab der Langstrecke möglich ist, weiter sinken (die CSeries hat Transatlantikreichweite!), und die maximale Größe von Getriebe-/Verstellfans die maximale Größe unserer zukünftigen Flugzeuge festlegen. Traditionell haben wir große Flugzeuge gebaut, um große Reichweite zu haben. Dann könnte der P&W Slogan "This changes everything" noch eine ganz andere Bedeutung bekommen...

 

Gruß

Ralf