Zusammenfassung
Als Folge des in den 70-er Jahren vermehrt einsetzenden Umweltbewusstseins und als Reaktion auf die ersten Erdölkrisen hat bei den Brennkammern hinsichtlich der Brennstoffeinspritzung und der Gestaltung der Primärzone eine äußerst komplexe Entwicklung eingesetzt, die bis heute noch nicht als abgeschlossen angesehen werden kann. Diese Entwicklung brachte auch ein zunehmendes Interesse am analytischen Verständnis der äußerst komplizierten reaktionskinetischen und aero-thermodynamischen Vorgänge im Brenntraum hervor. Dadurch wurde im Laufe der Zeit eine Basis geschaffen, die es erlaubt, sowohl die bestehenden als auch die zukünftig zu erwartenden Forderungen nach einer vermehrten Schadstoffreduzierung erfüllen zu können. Die dabei zu lösenden Probleme verstärkten sich im Laufe der Entwicklung zunehmend durch die parallel dazu eingeschlagenen Entwicklungswege hin zu höheren Drücken und Temperaturen sowohl am Verdichteraustritt als auch am Turbineneintritt.
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Literatur
Luft wird hier nur als Gemisch aus den dominanten Bestandteilen Sauerstoff uns Stickstoff angesehen. Die weiteren Edelgasanteile von Neon, Argon und auch die Basisanteile an Kohlendioxid werden vernachlässigt.
In allen praktischen Fällen ist der hydrostatische Druckanteil vernachlässigbar.
Bei Boeing Flugzeugen wird dem Kerosin während des Flugbetriebs in den Rügeltanks in gewissem Umfang zusätzlich Wärme zugeführt. Diese Wärme kommt von der Hydraulikanlage des Flugzeuges, da die durch die Hydraulikpumpen erhitzte Hydraulikflüssigkeit in Kühlern heruntergekühlt werden muss. Diese Kühler sind mäanderförmig angeordnete, am Boden der Kraftstofftanks verlaufende Rohrleitungen. Bei anderen Flugzeugen wird der Kraftstoff in Wärmetauschern als Kühlmittel genutzt und ihm so ebenfalls ein gewisser Teil an Wärmeenergie zugeführt.
Ein höherer Druck ist hinsichtlich der Kühlung ansonsten vorteilhaft, da der Flächenbedarf zur Kühlung mit dem Druck generell abnimmt, Lefebvre (1998)
Vom lateinischen Wort „convectio“ abgeleitet, das „zusammenbringen“ bedeutet. Wärmetransport durch ein Gas, das an einer festen Oberfläche entlangströmt.
Vom lateinischen Wort „effusio“ abgeleitet, das „ausgießen“ oder „herausquellen“ bedeutet.
Zulässiger Triebwerksschub in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks und der Flughöhe, vgl. hierzu die Ausführungen in Kap. 5.6.
Der LTO-Zyklus besteht aus 5 Phasen (Anflug, Landung, Rollen, Starten, Steigen), die sich über einen Zeitraum von insgesamt 32.9 Minuten erstrecken. Anflug und Landung mit 30 % Schub über 4 Minuten Dauer. Rollen auf dem Flughafen (zur Abfertigung und zurück) mit 7 % Schub über 26 Minuten. Start mit 100 % Schub über 0.7 Minuten. Steigflug mit 85 % Schub über 2.2 Minuten.
Im praktischen Triebwerksbetrieb ist das Triebwerksdruckverhältnis EPR ein Maß für den Schub des Triebwerks und wird dem Piloten im Cockpit angezeigt. Dazu werden am Turbinenaustritt und am Verdichtereintritt jeweils die Totaldrücke gemessen und diese beiden Werte dann ins Verhältnis gesetzt: EPR = π00 = pt5/pt2
Brennkammern mit variabler Geometrie haben in großen Industriegasturbinen durchaus bereits praktische Anwendung gefunden, Aoyama u. Mandai (1984)
hth = cp Tt sind dabei jeweils auf den absoluten Nullpunkt bezogene Energien. Die Mittelwertbildung erfolgt hier in guter Näherung als arithmetisches Mittel. Zur exakten Vorgehensweise bei der Mittelwertbildung sei hier auf den Anhang A2 verwiesen, Gl. A.90 und A.91.
Bei unveränderter Massenstromdichte kann einem strömenden Medium immer nur so viel Wärme zugeführt werden, bis es beim Entropiemaximum die Schallgeschwindigkeit erreicht. Dasselbe gilt auch für Überschallströmungen, die bei Wärmezufuhr — im Grenzfall — bis auf die Schallgeschwindigkeit herunter verzögert werden. Eine weitere Aufheizung bringt die Strömung durch einen Verdichtungsstoß — bei abnehmendem Massenstrom — in den Unterschall.
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Bräunling, W.J.G. (2004). Brennkammer. In: Flugzeugtriebwerke. VDI-Buch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07268-4_11
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