Turboprop in großen Höhen

[Leobfv]

Habe mal ne Frage bzgl des Turboprops. Und zwar ist dieser ja auf kurzen Strecken und mittleren Höhen der Effizienteste Antrieb. Bei großen Höhen jedoch nicht mehr, warum genau? Ich weiß, dass es irgendwas mit dem Luftruck zu tun hat, aber nicht im Detail. Außerdem würde ich gerne wissen, warum dann Mantelstromtribewerke auf diesen Höhen immernoch so effektiv sind. Liegt das daran, dass die Teilweise noch mit Turbinenschub fliegen (20%)?
Und letzte Frage: Unterscheiden sich Propeller und Fan vom Prinzip her? Ich meine nein, aber wenn ja warum?

Danke schonmal im Voraus!

[ThomasKl]

Nabend,

die Beschränkung des Turboprops ist in erster Linie nicht die Flughöhe sondern die Geschwindigkeit. Bei hohen Unterschallgeschwindigkeiten entstehen durch die großen Radien des Propellers und der Winkelgeschwindigkeit lokal Überschallgebiete auf den Propellerblättern, die zu Einbußen in dem Wirkungsgrad führen (Überschallströmungen können nur durch Verdichtungsstöße auf Unterschall verzögert werden. Dieses ist immer mit Entropiezunahme verbunden).
Jetzt kann man auch den Effekt der Flughöhe erklären: Nimmt man Luft als ideales Gas an, kann die Schallgeschwindigkeit als Wurzel aus dem Produkt von Isentropenexponent, Gaskonstante und Temperatur bestimmt werden. Da die Temperatur in der Troposphäre näherungsweise linear abnimmt, nimmt auch die Schallgeschwindigkeit ab und damit die Grenzgeschwindigkeit zum erreichen von Überschallgebieten.

Schaut man sich Schubkurven von Turbofantriebwerken an sieht man, dass auch diese mit zunehmender Machzahl schub verliehren (hauptsächlich durch die geringer werdende Differenz zwischen Anström und Ausstoßgeschwindigkeit). Allerdings ist der Effekt nicht so groß wie beim Prop, da der Verdichter aufgrund der Kompression im Einlauf weniger Arbeit leisten muss.