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Physikfrage zum Mantelstromtriebwerk

 
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Timsa98
Bruchpilot
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Anmeldungsdatum: 16.06.2016
Beiträge: 8

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 10:10 am    Titel: Physikfrage zum Mantelstromtriebwerk Antworten mit Zitat

Hi!

Ich habe bald meinen GAPF Test und dieser sieht ja auch vor, mittels einer eigens angefertigten Zeichnung eines Triebwerks im Längsschnitt, die Funktion eines solchen Mantelstromtriebwerks zu erklären.

Da man aber massig Informationen im Internet findet, die teilweise sich sogar etwas unterscheiden, habe ich mal versucht, das Funktionsprinzip nach meinem derzeitigen Wissensstand zu erklären.

Es wäre nett, wenn jemand Fachkundiges mal drüberlesen würde und ggf. Fehler zu verbessern und mir vielleicht das ein oder andere noch zu erklären.

Hier mal meine Erklärung:

Also, fangen wir beim Fan an.
Dieser erste große Rotor, der auch bereits die Funktion eines Verdichters (?) hat, saugt Luft an. Diese wird mit Hilfe weiterer Verdichterschaufeln (ich habe schon öfters von starren Verdichtern gelesen, sind die wohl nicht in jedem Triebwerk aufzufinden?) weiter komprimiert.
Auf Grund dieser Verdichtung erhitzt sich diese Luft auch stark.
Jetzt kommt die Geschichte mit dem Druck, bei der ich noch nicht so ganz durchblicke (man liest davon aber auch wenig auf Wikipedia z.B.) Auf Grund der Verbrennung in der Brennkammer ist dort der Druck sehr hoch, demnach muss die Luft eben verdichtet werden, was ja durch die vorhergehenden Rotoren geschieht (das ist doch der eigentliche Sinn der Verdichter, oder? Die Luft in die Brennkammer zu bekommen, und dass genügend Sauerstoff zum explodieren da ist).
Bezogen auf die Verdichter habe ich doch noch mal eine Frage, zur Veranschaulichung mal dieses Bild von Wikipedia:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/77/Turbofan_operation_lbp.svg

Heißen die "Low-" bzw. "High-Pressure" Shafts deswegen so, weil die Luft die sich jeweils dort befindet einen niedrigen bzw. hohen Druck hat (selbiges mit den Compressors)? Vermutlich schon. Da ich mir aber zur Zeit bei gar nichts mehr sicher bin, frage ich lieber noch mal nach.

Entschuldigt den Exkurs, wo waren wir.
Sobald die Luft in die Brennkammer gelangt wird der Brennstoff zugegeben, was u.a. auf Grund der hohen Temperaturen zu einer Explosion führt, was eine sehr starke Temperaturerhöhung mit sich zieht. Somit dehnt sich die Luft in der Brennkammer weiter aus und will "entkommen", dies geht nur nach hinten.
Beim Ausströmen treibt sie wieder etliche Turbinen an. Der eine Teil direkt hinter der Brennkammer (siehe Bild) treibt wiederum auch die Verdichter kurz vor der Brennkammer an, wo bereits hoher Druck herrscht. Die Turbinen (ist der falsche Ausdruck oder? Die Turbine ist ja das "Gesamte") am Ausgang, wo der Druck der Luft schon etwas nachgelassen hat, treibt somit den Fan am Einlass des Triebwerks an. Diese Turbine dreht sich (auf Grund des niedrigeren Drucks ??? ) langsamer, was beim Fan vorteilhaft ist, damit die großen Rotorblätter an den Spitzen nicht in den Überschallbereich gelangen.
Bis jetzt habe ich nur den Kernstrom beschrieben, welcher wie gesagt eigentlich lediglich zum Antrieb des Fans am Einlass dient (korrekt?) und weniger zur Schubkraft-Beschaffung.

Die eigentliche Schubkraft (bis zu 80%) wird bei den modernen Mantelstromtriebwerken nämlich durch den sog. Mantelstrom erzeugt.
Das ist der Luftstrom, der zwar noch von dem ersten großen Rotor (dem Fan) eingesogen, dann aber um den Kanal mit der Brennkammer usw. herum geleitet wird.
Ein positiver Nebeneffekt hierbei ist zum einen, dass er die Brennkammer von außen etwas kühlt und zum anderen, als Schutz um den eigentlichen Kernstrom dient, welcher für die hohe Lärmbelastung verantwortlich ist.

So. Der Mantelstromteil erscheint mir etwas kurz.
Wie wird der Mantelstrom eigentlich beschleunigt, bzw. wie schafft er es so viel Schub zu erzeugen? Vielleicht mit Hilfe des Venturi Effekts? Ich habe bei einigen Skizzen eine leichte Verengung des Kanals vom Mantelstrom gesehen, jedoch nie wirklich von diesem Effekt gelesen oder gehört (bei YouTube Videos zb.)


Wäre nett wenn sich jemand melden würde!

Viele Grüße,
Tim
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Charlie Hotel
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Anmeldungsdatum: 12.09.2014
Beiträge: 357
Wohnort: ETUO

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 11:26 am    Titel: Antworten mit Zitat

Es reicht vollkommen, wenn du die Funktionsweise eines Triebwerks bzw. eines modernen Manteltriebwerks grob erklären kannst, du musst bei weitem nicht so tief ins Detail gehen wie du das hier tust. Schau dir mal die Erklärung in "Physik für Schule und Beruf" an falls du das Buch besitzt, dort ist eine sehr gute und einfache Erklärung inklusive Illustration enthalten.

Aber nochmal eine andere Sache am Rande: falls du deinem Nick entsprechend Jahrgang 98' bist, hast du trotzdem schon dein Abitur?
_________________
Beste Grüße!
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Timsa98
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Anmeldungsdatum: 16.06.2016
Beiträge: 8

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 11:34 am    Titel: Antworten mit Zitat

Woher weißt du, dass ich nicht so tief ins Detail gehen musst?

Nichtsdestotrotz beruhigend zu hören! Wo würdest du denn die Grenze zwischen grob und zu genau ziehen? Ich weiß, ist eine blöde frage, aber ich weiß sonst nicht, wie "genau" ich es dann erklären soll.

Okay, das schau ich mir mal an, danke!

Ja, gut kombiniert. Aber ja, ich habe bereits mein Abitur.

Viele Grüße,
Tim
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Charlie Hotel
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Anmeldungsdatum: 12.09.2014
Beiträge: 357
Wohnort: ETUO

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 1:29 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ich denke wenn du jeweils Turbojet- und Turbofantriebwerk aufzeichnen, die Bauteile benennen, schematisch deren Funktionsweise erklären und eventuell noch die gravierendsten Unterschiede erklären kannst bist du gut gerüstet.
Ich komme darauf, weil ich für meine BU damals auch nicht so tief ins Detail gegangen bin, und die entsprechenden Fragen auch eher oberflächlich waren. Allerdings muss ich dazu auch sagen dass ich den GAPF-Test selbst nie gemacht habe, und auch nie machen werde. Wenn du dir also unsicher bist, und es dir ein gutes Gefühl gibt, werde ich den Teufel tun und dir hier vom Lernen abraten.

Alles klar, wenn du dein Abitur nämlich noch nicht gehabt hättest hätte ich dir jetzt dringendst dazu geraten, das vorher fertig zu machen. Ich war aus Interesse über die Zukunft der LH-Ausbildung vor einigen Wochen bei einem Infotag der PTN, da war jemand gerade mit der zehn fertig und war fest entschlossen jetzt in die Pilotenausbildung zu gehen. Wenn man Alter und Schulausbildung berücksichtigt hat er später dann auf dem ohnehin schon brutalen Arbeitsmarkt entsprechende Chancen.
_________________
Beste Grüße!
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Timsa98
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Anmeldungsdatum: 16.06.2016
Beiträge: 8

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 1:54 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ne, so hab ich das nicht gemeint, dass du mich vom lernen abhalten willst.
Aber danke für deine Einschätzung, was ich (neuerdings) vom GAPF Test gehört hab, soll der wahnsinnig umfangreich sein und sehr in Detail gehen (trifft bei mir ehrlich gesagt auf Unverständnis, ich hab die Ausbildung ja noch vor mir).

Ja, ist klar, dass Schule erstmal vorgehen muss.
Habe das Abi vor knapp 2 Monaten wie gesagt jedoch erfolgreich abgeschlossen.

Viele Grüße,
Tim
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Charlie Hotel
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Anmeldungsdatum: 12.09.2014
Beiträge: 357
Wohnort: ETUO

BeitragVerfasst am: Do Aug 04, 2016 3:23 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Mach dich nicht verrückt. Arbeite die Unterlagen der PTN gewissenhaft durch, dann wirst du den GAPF-Test ohne Probleme durchlaufen. Du bist bei der PTN schließlich Kunde, die wollen ja auch etwas von dir - deshalb kann ich mir nicht vorstellen, dass die Hürde dort übertrieben hoch ist.
_________________
Beste Grüße!
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Jafe
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Anmeldungsdatum: 25.06.2016
Beiträge: 13

BeitragVerfasst am: Do Sep 01, 2016 3:14 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Entschuldigt den Exkurs, wo waren wir.
Sobald die Luft in die Brennkammer gelangt wird der Brennstoff zugegeben, was u.a. auf Grund der hohen Temperaturen zu einer Explosion führt, was eine sehr starke Temperaturerhöhung mit sich zieht. Somit dehnt sich die Luft in der Brennkammer weiter aus und will "entkommen", dies geht nur nach hinten.
Beim Ausströmen treibt sie wieder etliche Turbinen an. Der eine Teil direkt hinter der Brennkammer (siehe Bild) treibt wiederum auch die Verdichter kurz vor der Brennkammer an, wo bereits hoher Druck herrscht. Die Turbinen (ist der falsche Ausdruck oder? Die Turbine ist ja das "Gesamte") am Ausgang, wo der Druck der Luft schon etwas nachgelassen hat, treibt somit den Fan am Einlass des Triebwerks an. Diese Turbine dreht sich (auf Grund des niedrigeren Drucks ??? ) langsamer, was beim Fan vorteilhaft ist, damit die großen Rotorblätter an den Spitzen nicht in den Überschallbereich gelangen.
Bis jetzt habe ich nur den Kernstrom beschrieben, welcher wie gesagt eigentlich lediglich zum Antrieb des Fans am Einlass dient (korrekt?) und weniger zur Schubkraft-Beschaffung.

Der Kernstrom ist der Strom der durch Hochdruckverdichter, Brennkammer und danach durch die Hochdruckturbine (direkt hinter der Brennkammer, dort ist der Druck noch hoch Wink ), welche den Hochdruckverdichter antreibt, strömt. Danach durchströmt er noch die Niederdruckturbine, welche den Fan antreibt.
Dieser Fan dient manchmal gleichzeitig als "Niederdruckverdichter", da gibt es allerdings viele verschiedene auslegungsweisen. (Da gibt es z.B. Triebwerke mit 3 Wellen oder 2 Wellen die noch weitere Aufteilungen mit Mitteldruckturbine vornehmen)
Der "Mantelstrom" wird meistens als kalter Massen- oder Luftstrom bezeichnet. Er erzeugt vorallem dadurch 80% des Schubs weil F=m*a gilt. Die größere Luftmasse macht also die größere Schubkraft aus, nicht etwa die Geschwindigkeit.

Falls ich du noch technische Fragen haben solltest schreib mir gerne eine PN, denke das ich da behilflich sein kann Wink

Beste Grüße
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bartek16021990
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Anmeldungsdatum: 17.08.2016
Beiträge: 2

BeitragVerfasst am: Sa Sep 10, 2016 8:36 pm    Titel: Re: Physikfrage zum Mantelstromtriebwerk Antworten mit Zitat

Servus
Ich habe einige Fragen und wenn jemand mir die antworten würde wäre ich dankbar.
Es geht um GAPF Test
Hast du den gemacht ? Wenn ja wie ist er abgelaufen und wie soll ich mich am besten vorbereiten.
Welche Fragen gab es und was soll ich lernen.
Wie sieht es aus im Simulator?
Nochmal es wäre nett von euch wenn jemand mir erzählen würde und ich hoffe dass alles Gut gelaufen ist und hast bestanden.
Vg
Bartek
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