Aeronautical Engineering

Gasturbinen und Flugantriebe: Grundlagen, Betriebsverhalten by Hans Rick

By Hans Rick

Für praxisorientierte Ingenieure und Studenten entstand in Fortsetzung der culture an der TU München zu Fachbüchern über Gasturbinen und Flugantriebe (H.G. Münzberg und Mitautoren J. Kurzke und H. Rick) dieses einführende Buch zu Grundlagen, Auslegung und zur rechnergestützten Simulation stationärer und mobiler Gasturbinenanlagen der Energie- und Kraftwerkstechnik sowie der Fahrzeug- und Schiffstechnik. Besonders hervorgehoben werden die Turbo-, Staustrahl- und Kombinationstriebwerke für Hubschrauber und Flugzeuge des Unterschall- bis Hyperschallfluges. Ausgehend von den realen, thermodynamischen Arbeitsprozessen zu Gasturbinen werden die Hauptkomponenten wie Turboverdichter, Turbinen und Brennräume grundlegend erläutert. Darauf aufbauend wird über Leistungssyntheserechnungen das stationäre und instationäre Betriebsverhalten simuliert sowie die Anpassung an verschiedene Lastbereiche und Einsatzbedingungen behandelt. Strategien zur Auslegungsmethodik und -optimierung werden beispielhaft besonders an typischen Turbofan-Triebwerken demonstriert. Zusammengefasst folgen Entwicklungstendenzen mit fortschrittlichen, umweltfreundlichen und ökonomischen Technologien für Flugtriebwerke und für Gasturbinen in der allgemeinen Energie- und Verkehrstechnik.

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3-3 Turbofan-Triebwerk TF mit hohem Bypass-Verhältnis BPR ohne Mischung. Spezifischer Brennstoffverbrauch SFC abhängig von wesentlichen Auslegungsparametern wie dem Bypass-Verhältnis BPR, dem Gesamtdruckverhältnis OPR und dem Fan-Durchmesser für den Reiseflug (cruise) Über die Nutzleistungsturbine PT bzw. die Niederdruckturbine LPT wird dabei ein Teil der Energie auf einen Fan F oder Niederdruckverdichter LPC übertragen, der den Bypass-Luftstrom wie einen Mantelluftstrom um das Kerntriebwerk fördert.

Propulsion System Simulation and Design) [Cla92, Kop00, Sch01] aber auch kritische Flugfälle bei Störungen des Systems simuliert werden. Insbesondere für die Flugzeug-Simulatoren sind daher auch echtzeitfähige Simulationsmodelle notwendig. Die kontinuierliche Verkürzung der Entwicklungszeiten und die damit einhergehende Verdichtung der Arbeit im Ingenieursbereich haben die Art und Weise der Zusammenarbeit stark verändert. Integrierte Projektteams greifen auf umfassende Gesamtsystemsimulationen zu, die ein komplettes Antriebssystem auch im strukturellen Aufbau sowie in der Akustik und im Emissionsverhalten vorhersagen können.

Das seit den 1980er Jahren vom NASA Lewis Research Center (seit 1999 NASA Glenn Research Center benannt) in Kooperation mit der Industrie entwickelte multidisziplinäre Simulationsprogramm NPSS (Numerical Propulsion System and Simulation) ist ein Beispiel für diese Entwicklung. Ähnlich leistungsstarke numerische Methoden werden auf den Gebieten Wärme-, Festigkeits- und Schwingungstechnik sowie der Regel-, Material- und Produktionstechnik im Zusammenhang mit der Entwicklung von neuen Technologien zukünftiger Gasturbinen und Flugantriebe eingesetzt.

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