Start eines Mantelstromtriebwerks

[final.approach]

Die Funktionsweise eines herkömmlichen Turbofan-Triebwerkes ist es ja, plump gesagt, Luft mit dem Flügelrad anzusaugen, zu 85% direkt wieder auszublasen, die verbliebenen 15% dann per Kompressor zu verdichten und zu erhitzen, in der Brennkammer zu zünden, durch eine Turbine zu jagen, um das Flügelrad anzutreiben, und schließlich hocherhitzt und komprimiert schnell wieder auszustoßen.

Den Part mit der letzten Turbine, die das Flügelrad antreibt habe ich noch nicht so ganz verstanden. Denn das Flügelrad treibt ja letztlich die Turbine an, wie kann dann die Turbine das Flügelrad antreiben? Wo kommt die anfängliche Energie zum Start her? Werden die Schaufeln anfangs irgendwie elektrisch bewegt, um Luft zur Turbine zu bekommen und das Triebwerk zu starten?

Vielleicht kennt sich hier ja der eine oder andere aus und kann mich erleuchten

[heckenpenner]

Wie kommst du darauf, dass der Fan die Turbine antreibt? Der Fan sorgt zwar bei den modernen High Bypass Turbofans für einen großen Teil des Vortriebs, aber er wird immer von der Turbine angetrieben. In der Regel gibt es zwei Kompressor- und Turbinenstufen, die auf jeweils einer Welle sitzen und entsprechend unterschiedliche Drehzahlen haben, mittlerweile gibts auch Dreiwellen-Triebwerke, aber der Fan wird immer von einer Turbine angetrieben.

Zum starten wird komprimierte Zapfluft verwendet, die wird entweder aus der Hilfsturbine im Heck, der APU, aus dem bereits laufenden Triebwerk oder aus einem Kompressor am Boden entnommen.

[final.approach]

Ah, dafür also die APU. Wieder was gelernt

[ThomasKl]

Zum Thema Triebwerksstart:

In der Regel wird ein Triebwerk über Druckluft z.B. aus der APU gestartet. Dazu wird diese in den Kreislauf eingeblasen, sodass sich die Wellen zu drehen anfangen und Luft aus der Umgebung ansaugt wird. Diese wird dann wie du schon richtig erkannt hast verdichtet (die Erwärmung geht mit dem Verdichten einher (als evtl. Erfahrungsbeispiel: die Luftpumpe vom Fahrrad wird warm)). Sobald ein gewisser Druck aufgebaut ist, wird Brennstoff in die Brennkammer eingespritzt und das Luft/Brennstoff Gemisch mit einer Zündkerze gezündet.

Deine erste Frage verstehe ich nicht so ganz. Die Turbinenen treiben den Fan und die Verdichter an. Ãœber die Turbine wird vereinfacht gesprochen Energie aus dem Abgas der Brennkammer in mechanische Energie - also ein Drehmoment der Welle - umgewandelt.

Vielleicht kannst du deine Frage ein bischen spezifizieren? Ansonsten kann ich Bücher zu Thermodynamik und Triebwerkskunde empfehlen

Edit: zu Langsam

[Flightguy]

Also du hast schon mal vieles richtig erklärt

Das Flügelrad nennt sich Fan. Dahinter gibt es dann mehrere Kompressor Stufen, welche die Luft weiter verdichten. In diesem Bereich wird auch die Kabinenluft abgezapft und deswegen sind auch die Packs wärend des Starts z.B. ausgeschaltet, da diese eben der Brennkammer luft abzwacken.

Hinter den Kompressor Stufen folgt die Brennkammer, in der die Luft wirbelförmig mit Kraftstoff vermischt wird und sich entzündet (beim Start des Triebwerks und z.B. bei viel Regen wird kontinuierlich mit den beiden Zündkerzen gezündet).

Diese Heiße Luft strömt dann durch die eigentliche Turbinenstufe, wo der Luftmasse Energie entzogen wird und eben die Turbinenschaufeln antreibt.

Diese Sektion ist wiederrum mit derselben Welle verbunden, die auch die Kompressorstufen antreibt. Hier trennt man jedoch noch die N1 / N2 Welle bzw. N1 / N2 / N3 Welle beim RR Motor.

Wir gehen einfach mal von einem CFM 56 aus, welches unter den meisten 737NG und der A32X Reihen verbaut ist.

Man trennt den Kompressor in einen Niederdruck (LPC) und einen Hochdruck (HPC) Kompressor. Genau wie die Turbine eine Hochdruck Turbine (HPT) und eine Niederdruck Turbine (LPT) besitzt.

Diese Teile sind in der folgenden Reihenfolge angeordnet.

FAN - LPC - HPC - Brennkammer - HPT - LPT - Exhaust

Die Hochdruck Turbine treibt hierbei den Hochdruck Kompressor an (N2).

Die Niederdruck Turbine den Niederdruck Kompressor (N1).

An der N2 Welle sitzen auch alle Anbauteile wie z.B. die Hydraulik Pumpe, der Generator und der Starter.
Das Ganze geht über eine Welle zu einem Getriebe, welches die Drehzahl senkt. An diesem Getriebe sitzt der Starter. Er ist nichts anderes wie eine kleine Turbine (im Sinne z.B. einer Dampfturbine). Dort wird die APU Bleed Air eingeführt und er beginnt die Welle an zu treiben und somit die N2 Welle. Bei ausreichender Geschwindigkeit wird Kraftstoff in die Brennkammer gespritzt, das Gemisch entzündet sich und die Turbine geht in den Selbsterhalt, das heißt der Starter schaltet sich ab.

Man kann das ganz gut in Videos sehen, dass die N1 Welle, also der Fan auch erst richtg Drehzahl bekommt, wenn die "Turbine" gezündet hat.

Man könnte sogar den Fan festhalten wenn die Zündung ausgeschaltet ist. (bei einem Turboprop macht man das sogar, wenn man eine Kompressor Wäsche macht).

Ich hoffe das ich dir das verständlich erklärt habe. Wenn noch Fragen aufkommen feel free to ask

[final.approach]

Wow, vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen. Fan und Turbine sind also nicht direkt miteinander verbunden?

[Flightguy]

Doch, jedoch ist der Fan mit der Low Pressure Turbine verbunden, also der Niederdruck Turbine.

Das ist die letzte Stufe vor dem Exhaust.

[Elmar]

Nur um es zu vervollständigen und etwas deutlicher zu machen, die einzelnen Wellen (grob: Fan/N1-Turbine/N2) sind nicht mechanisch miteinander verbunden, sondern treiben sich gegenseitig durch den Abgasstrahl an, jedoch ist -wie bereits von Flightguy erwähnt- der Kompressor mit der Hochdruckturbine auf einer Welle und der Fan mit der Niederdruckturbine.

Hier ist ein schönes Video von einem P&W Triebwerk:

https://www.youtube.com/watch?v=ON0sVe1yeOk

Alles Gute!
Elmar
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Altitude, Airspeed, Brain - You need two of them to survive.

[O.B.]

Dadurch ist es zum Beispiel möglich beim PT6 (bspws in der Transall verbaut) den Propeller "festzuhalten" und die Turbine läuft trotzdem.
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A320

[EDML]

[Flightguy]

Geht bei der Q400 auch, jedoch nur wenn die Turbine nicht zündet bzw. Kraftstoff in die Brennkammer gepumpt wird.

Muss man bei einer Triebwerkswäsche machen, sonst kommt man nicht an den Inlet, wenn der Propeller mit dreht.