Kolbenmotor vs. Turbine, früher und heute!
Tom M.
ich hab mal etwas zum Thema Propellerantrieb mit Kolbenmotor
recharchiert und bin auf die Jagdflugzeuge des 2.WK gestoßen, z.B. die
Focke-Wulf Ta 152 ( http://de.wikipedia.org/wiki/Focke-Wulf_Ta_152 ).
Die Leistungsdaten sind ja beeindruckend, ca. 730 Km/h in 9500 m Höhe
mit einem V12-Motor und Dienstgipfelhöhe ca. 14.800 m!
Ich dachte so hoch könnte man nur mit Turbinen fliegen, weil die Luft
mit zunehmender Höhe ja weniger Sauerstoff enthält und damit
Kolbenmotoren nach meiner Theorie schneller an ihre Grenzen stoßen
müßten als Turbinen, warum ist das anscheinend falsch?
Liegt das daran, daß diese Kolbenmotoren anscheinend turbogeladen wurden?
Wenn man jetzt diese Ta 152 (ohne Bewaffnung) mit einer Pilatus PC21
vergleichen würde, von den Leistungsdaten her und vom Flugverhalten, was
würde dabei heraus kommen?
Allgemein bin ich sehr erstaunt darüber, wie leistungsstark schon um die
1940-Jahre herum Flugzeuge sein konnten, ist man heute überhaupt bei
propellergetriebenen Flugzeugen so sehr viel weiter gekommen?
Mir ist bei Hochgeschwindigkeits-Propellerflugzeugen bewußt, daß man
versucht die Blattspritzen der Propeller möglichst unterhalb der
Schallgeschwindigkeit zu halten und daher dieses Antriebskonzept seine
Grenzen hat, mich würde aber dennoch interessieren was mit heutiger
Technik bei der Fluggeschwindigkeit das Maximum wäre mit Turbopropantrieb?
Könnte man noch schneller sein als die Tu-114?
Warum sind heute eigentlich so wenig Turboprops als Passagiermaschinen
unterwegs, ich hab mal gehört, daß der Spritverbrauch bei ihnen deutlich
niedriger sein soll als bei Jets. Ist der Grund nur die Geräuschemission?
Wobei der A400M anscheinend ja einen sehr leisen Turbopropantrieb hat,
warum baut man davon nicht eine modifizierte Variante für den
Passagierverkehr?
--
MfG. Tom
Achtung! Bitte _keine eMails_ an secr...@gmx.de senden, da diese
automatisch und damit _ungelesen_ gelöscht werden!
Tom M.
ich hab mal etwas zum Thema Propellerantrieb mit Kolbenmotor
recharchiert und bin auf die Jagdflugzeuge des 2.WK gestoßen, z.B. die
Focke-Wulf Ta 152 ( http://de.wikipedia.org/wiki/Focke-Wulf_Ta_152 ).
Die Leistungsdaten sind ja beeindruckend, ca. 730 Km/h in 9500 m Höhe
mit einem V12-Motor und Dienstgipfelhöhe ca. 14.800 m!
Ich dachte so hoch könnte man nur mit Turbinen fliegen, weil die Luft
mit zunehmender Höhe ja weniger Sauerstoff enthält und damit
Kolbenmotoren nach meiner Theorie schneller an ihre Grenzen stoßen
müßten als Turbinen, warum ist das anscheinend falsch?
Liegt das daran, daß diese Kolbenmotoren anscheinend turbogeladen wurden?
Wenn man jetzt diese Ta 152 (ohne Bewaffnung) mit einer Pilatus PC21
vergleichen würde, von den Leistungsdaten her und vom Flugverhalten, was
würde dabei heraus kommen?
Allgemein bin ich sehr erstaunt darüber, wie leistungsstark schon um die
1940-Jahre herum Flugzeuge sein konnten, ist man heute überhaupt bei
propellergetriebenen Flugzeugen so sehr viel weiter gekommen?
Mir ist bei Hochgeschwindigkeits-Propellerflugzeugen bewußt, daß man
versucht die Blattspitzen der Propeller möglichst unterhalb der
Schallgeschwindigkeit zu halten und daher dieses Antriebskonzept seine
Grenzen hat, mich würde aber dennoch interessieren was mit heutiger
Technik bei der Fluggeschwindigkeit das Maximum wäre mit Turbopropantrieb?
Könnte man noch schneller sein als die Tu-114, eventuell sogar im
Überschallbereich?
Thomas Borchert
> Liegt das daran, daß diese Kolbenmotoren anscheinend turbogeladen wurden?
Genau.
> Allgemein bin ich sehr erstaunt darüber, wie leistungsstark schon um die
> 1940-Jahre herum Flugzeuge sein konnten, ist man heute überhaupt bei
> propellergetriebenen Flugzeugen so sehr viel weiter gekommen?
Propeller ja, Kolbenmotor nein. Weiter oben ist ein Jet einfach sehr viel
effizienter, außer unter speziellen Bedingungen.
> Warum sind heute eigentlich so wenig Turboprops als Passagiermaschinen
> unterwegs,
Es gibt doch jede Menge Turboprops im Linienbetrieb. Die fliegen vor allem
Kurzstrecke, weil s.o.
--
Thomas Borchert (EDHE)
Kalle K.
> Tom,
>
>> Liegt das daran, daß diese Kolbenmotoren anscheinend turbogeladen wurden?
>
> Genau.
Bei der TA 152: Lader ja, aber kein Turbolader.
Uwe Hercksen
Tom M. schrieb:
> Mir ist bei Hochgeschwindigkeits-Propellerflugzeugen bewuￜt, daￜ man
> versucht die Blattspitzen der Propeller mï¿œglichst unterhalb der
> Schallgeschwindigkeit zu halten und daher dieses Antriebskonzept seine
> Grenzen hat, mich wï¿œrde aber dennoch interessieren was mit heutiger
> Technik bei der Fluggeschwindigkeit das Maximum wï¿œre mit Turbopropantrieb?
> Kï¿œnnte man noch schneller sein als die Tu-114, eventuell sogar im
> ï¿œberschallbereich?
Hallo,
wie soll das gehen, das Flugzeug im ï¿œberschallbereich, die treibenden
Propeller aber im Unterschallbereich?
Bye
Stefan
> wie soll das gehen, das Flugzeug im Überschallbereich, die treibenden
> Propeller aber im Unterschallbereich?
Wie soll Überschall mit Propellerantrieb *überhaupt* gehen?
Tom M.
Warum soll der Propeller nicht mit Überschall laufen können?
Stefan
>> Wie soll Überschall mit Propellerantrieb *überhaupt* gehen?
>
> Warum soll der Propeller nicht mit Überschall laufen können?
Der Propeller schon. Das damit angetriebene Flugzeug nicht.
(Tip: Überleg mal, wie der Propeller Schub generiert, und was das mit
der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
Tom M.
Ich komme nicht drauf was Du meinst, hab nur eine Reihe Vermutungen.
Im Prinzip, wenn ich das richtig verstehe, ist ein Turbofan-Triebwerk
vereinfacht gesagt doch nicht viel was anderes als ein
Turboprop-Triebwerk, nur daß beim Turbofan auf der Welle anstatt des
Propellers halt der Mantelstromrotor sitzt und dieser ein zu den Seiten
geschlossenes Gehäuse besitzt und somit einen Luftstrahl erzeugt, beim
Propeller ist der Luftstrom wohl viel diffuser.
Aber ich hab nicht ernsthaft angenommen, daß man mit Propellerantrieb
Mach 1+ erreichen kann, jedoch sind wohl ca. 900 Km/h möglich (Tu-114),
meine Überlegung war daher, ob das schon die absolute Grenze des
Machbaren ist, oder ob man noch dichter an die Schallgrenze heran kommen
könnte mit Propellerantrieb?
Viele aktuelle Jets fliegen ja nicht schneller als die Tu-114, wie ist
es mit dem Spritverbrauch, warum setzt man nicht auch auf Langstrecken
oder bei größeren Maschinen mehr auf Turboprop?
Ist der einzige echte Grund die Lärmemission?
Volker Gringmuth
>> (Tip: Überleg mal, wie der Propeller Schub generiert, und was das mit
>> der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
>
> Ich komme nicht drauf was Du meinst, hab nur eine Reihe Vermutungen.
Hinweis Nr. 2: Der Prop schickt in der Luft eine Druckwelle nach hinten. die
Gegenkraft beschleunigt den Prop mit allem, was dranhängt, vorwärts.
Luft - Druckwelle. Darüber bitte meditieren.
vG
--
"Man könnte ihn höchstens fragen, was das für eine blöde Idee war,
am Rand des Haifischbeckens Nasenbluten zu kriegen."
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Stefan Froehlich
> >> (Tip: Überleg mal, wie der Propeller Schub generiert, und was
> >> das mit der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
> hinten. die Gegenkraft beschleunigt den Prop mit allem, was
> dranhängt, vorwärts.
> Luft - Druckwelle. Darüber bitte meditieren.
An sich waere das ja ein Gebiet, auf dem sich Grundlagenforschung
noch so richtig lohnen koennte. Unmittelbar nach der Erfindung des
Ueberschall-Propellers koennte man das dahinterliegende Prinzip
eventuell mit geringem Aufwand, aber erheblich groesserer
kommerzieller Relevanz dann auch auf elektromagnetische Wellen
uebertragen.
Servus,
Stefan
--
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Kalle K.
> Ich halte es keineswegs für so selbstverständlich, daß ein
> Überschallflugzeug nicht mit Propellern angetrieben werden könnte. Die
> Tragflächen eines Überschallflugzeugs erzeugen dynamischen Auftrieb,
> richtig? Und das ist ein Effekt, der grundsätzlich in beide Richtungen
> funktioniert: Eine Auftriebsfläche kann strömende Luft abbremsen und
> daraus mechanische Leistung gewinnen (WEA), oder sie kann unter
> Zuführung mechanischer Leistung Luft beschleunigen. Wieso sollte das
> auf den subsonischen Bereich beschränkt sein?
>
> Bitte mal darüber meditieren.
Beim meditieren hilft wie immer google
einfach mal -> propeller supersonic eingeben.
Liefert ungefähr 1.170.000 Ergebnisse (0,22 Sekunden)
Recht interessant ist dieser Link hier
http://www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0031b.shtml
Grüße KH
Uwe Klein
> X-No-Archive: Yes
>
> begin quoting, Volker Gringmuth schrieb:
>
>
>>>>(Tip: Ãœberleg mal, wie der Propeller Schub generiert, und was das mit
>>>>der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
>>>
>>>Ich komme nicht drauf was Du meinst, hab nur eine Reihe Vermutungen.
>>
>>Hinweis Nr. 2: Der Prop schickt in der Luft eine Druckwelle nach hinten. die
>
>
> Schallgeschwindigkeit ... relativ zu was wird die eigentlich gemessen?
>
Na, zur Schallgeschwindigkeit im durchwanderten Fluid, halt.
( abhängig von Zusammensetzung, Druck, Temperatur )
.....
> eingetreten ist. Letztlich wäre das nichts anderes als ein
> Mantelstromtriebwerk.
Du beschreibst z.B. den Lufteintritt einer Concorde.
Geschwindigkeit im Eingang gegen Druckerhöhung tauschen, ...
dann mit Unterschall ins Triebwerk.
afaik hat kein Triebwerk interne Strömungen mit Überschall.
Erst ein "Scramjet" hat Strömungen und Verbrennungsprozesse mit Überschall.
uwe
Tobias Mock
>>> (Tip: Überleg mal, wie der Propeller Schub generiert, und was das
>>> mit der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
>
> hinten. die Gegenkraft beschleunigt den Prop mit allem, was
> dranhängt, vorwärts.
>
> Luft - Druckwelle. Darüber bitte meditieren.
Ähm... Nun erklärt es doch mal so, dass technische Amateure wie Tom M.
und meine Wenigkeit es auch verstehen - mindestens einer von Euch
behauptet schließlich an anderer Stelle, das auf professionellem Niveau
zu können... ;-)
Und bitte möglichst ohne Meditation, die ist nämlich nicht so mein Ding.
Tobias
Volker Gringmuth
> Ähm... Nun erklärt es doch mal so, dass technische Amateure wie Tom M.
> und meine Wenigkeit es auch verstehen - mindestens einer von Euch
> behauptet schließlich an anderer Stelle, das auf professionellem Niveau
> zu können... ;-)
Meine laienhafte Vorstellung ist die, daß ein Prop hinter sich ein
Hochdruckgebiet erzeugt. Dieser Druck versucht sich in alle Richtungen mit
der Umgebung auszugleichen. In Flugrichtung trifft sie dabei den
Verursacher und drückt ihn nach vorn. Zusammengefaßt kann man es Gegenkraft
nennen, auf deutsch reactio.
Wenn sich der Propeller aber von der Druckwelle genauso schnell entfernt,
wie diese ihm hinterherläuft, kann sie keine Kraft mehr auf ihn ausüben.
Umgekehrt entsteht dann gar kein Hochdruckgebiet mehr hinter dem Propeller,
denn dafür ist er gar nicht mehr lange genug innerhalb eines Quantums
Luft - sobald der Druck sich aufbauen will (was er natürlich mit
Schallgeschwindigkeit macht, eben der Geschwindigkeit, mit der eine
Druckwelle durch Luft wandert), ist der Verursacher auch schon wieder weg,
und der Druck hat gar keinen Grund mehr dazu, sich aufzubauen.
Wie gesagt - meine laienhafte Selbsterklärung. Bin kein Aerodynamik-Experte.
Totlachen freigegeben.
vG
--
Die Pappnase adelt den Clown, sie ersetzt ihn nicht.
(David Kastrup in de.rec.musik.machen über eingebildetes Talent)
Gernot Zander
in de.rec.luftfahrt Ralf . K u s m i e r z <m...@privacy.invalid> wrote:
> Ich bin mir allerdings nicht so sicher, ob folgende Anordnung
> funktionieren kann:
> Ein zigarrenförmiger Körper hat vorne ein Lufteinlaßloch, in das Luft
> mit Überschallgeschwindigkeit eintritt. Dahinter iste in sich
> erweiternder Trichter (Diffusor), in dem sich der Luftstrom aufweitet
> und dadurch abgebremst wird, relativ zum Körper auf
> Unterschallgeschwindigkeit. Dahinter sitzt dann eine "Pumpe" (z. B.
> ein Propeller), die den Luftstrom nach hinten unter Leistungszuführung
> beschleunigt, wobei sein Querschnitt natürlich vernegt werden muß. Die
> Querschnittsreduktion geht noch weiter, so daß die Luft dann hinten
> mit einer höheren Überschallgeschwindigkeit austritt, als sie vorne
> eingetreten ist. Letztlich wäre das nichts anderes als ein
> Mantelstromtriebwerk.
Nix ananas machen die Einlassklappen der Concorde, TU144 und diverser
Mil-Jets. Die werden bei Überschall soweit zugemacht, dass die Luft
den ersten Fan mit Unterschall erreicht.
Und bei Ramjet usw. verzichtet man sogar noch auf die Fans.
mfg.
Gernot
--
<hi...@gmx.de> (Gernot Zander) *Keine Mailkopien bitte!*
Reset-Knopf?
Ich habe kein Windows! (Peter Kobel)
Carsten Lechte
> Es gibt m.E. keinen Grund, warum Luft nicht schneller als die
> Schallgeschwindigkeit in Luft beschleunigt werden könnte.
> Strahltriebwerke können es offensichtlich.
So offensichtlich ist das nicht. Die Schallgeschwindigkeit steigt
mit der Temperatur des Gases, daher kann das Heisse, was hinten aus dem
Jet kommt, Unterschallgeschwindigkeit haben, aber trotzdem schneller
unterwegs sein, als es der Schall in der umgebenden, eiskalten Luft
waere.
Da die Schallgeschwindigkeit sehr eng mit der thermischen Geschwindigkeit
der einzelnen Luftteilchen zusammenhaengt, und die Energie des Triebwerks
durch Verbrennung, also thermisch, erzeugt wird, wuerde es mich extrem
wundern, wenn irgendwo in einem Turbojet Ueberschallgeschwindigkeit
erreicht wuerde. Da ich aber nur allgemeine physikalische Prinzipien
angewandt habe und kein Triebwerksexperte bin, lasse ich mich auch
gerne eines Besseren belehren.
chl
Erhard Schwenk
> X-No-Archive: Yes
>
> begin quoting, Volker Gringmuth schrieb:
>
>>>> der Schallgeschwindigkeit zu tun haben könnte.)
>>> Ich komme nicht drauf was Du meinst, hab nur eine Reihe Vermutungen.
>> Hinweis Nr. 2: Der Prop schickt in der Luft eine Druckwelle nach hinten. die
>
> Schallgeschwindigkeit ... relativ zu was wird die eigentlich gemessen?
Zur Schallquelle, wozu sonst?
--
Erhard Schwenk
Akkordeonjugend Baden-Württemberg - http://www.akkordeonjugend.de/
APAYA running System - http://www.apaya.net/
Matthias Ruckenbauer
> Ralf . K u s m i e r z wrote:
>> Schallgeschwindigkeit ... relativ zu was wird die eigentlich
>> gemessen?
> Zur Schallquelle, wozu sonst?
*Räusper*
Ich würde dann doch vorschlagen die Schallgeschwindigkeit relativ zum
(im Mittel) ruhenden Fluid zu messen. Sonst ist nämlich die Angabe von
Absolutwerten nicht besonders sinnvoll, da man ja die
Eigengeschwindigkeit der Schallquelle kennen müsste.
Tatsächlich ist die Schallgeschwindigkeit, wenn ich mich an meine
Physikvorlesungen richtig erinnere, die Phasengeschwindigkeit
mechanischer Wellen, in Festkörpern transversal (=Scherung) und
longitudinal (=Stoß), in Fluiden (mangels vernünftigem Schermodul) nur
longitudinal. Sie hängt aus atomistischer Sicht hauptsächlich
von der mittleren Stoßdistanz und den intermolekularen Kräften ab, die
in dem Fluid herrschen.
Gruß
Matthias
--
All personal mail please to
matthias.ruckenbauer(whirlpool)aon.at
I'm sorry for the inconveniences.
Thank you!
Volker Gringmuth
>> Schallgeschwindigkeit ... relativ zu was wird die eigentlich gemessen?
>
> Zur Schallquelle, wozu sonst?
Falsch. Hint: Dopplereffekt. Aber Du hast noch zwei Versuche ...
vG
--
Die Pappnase adelt den Clown, sie ersetzt ihn nicht.
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Stefan Froehlich
> Tatsächlich ist die Schallgeschwindigkeit, wenn ich mich an meine
> Physikvorlesungen richtig erinnere, die Phasengeschwindigkeit
So ganz unausgeschlafen und aus dem Kopf heraus wuerde ich deutlich
eher auf die Gruppengeschwindigkeit tippen.
Servus,
Stefan
--
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Offizieller Erstbesucher(TM) von mmeike
Im Rausch der Sinne - Stefan: flüstern, welch wunderbares Erwarten!
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Rolf
> Ralf . K u s m i e r z wrote:
> > Schallgeschwindigkeit ... relativ zu was wird die eigentlich gemessen?
>
>
> Zur Schallquelle, wozu sonst?
Wie kann dann ein Jet Überschallgeschwindigkeit
erreichen?
Grüße
Rolf
Steffen B.
> So offensichtlich ist das nicht. Die Schallgeschwindigkeit steigt
> mit der Temperatur des Gases, daher kann das Heisse, was hinten aus dem
> Jet kommt, Unterschallgeschwindigkeit haben, aber trotzdem schneller
> unterwegs sein, als es der Schall in der umgebenden, eiskalten Luft
> waere.
>
> Da die Schallgeschwindigkeit sehr eng mit der thermischen Geschwindigkeit
> der einzelnen Luftteilchen zusammenhaengt, und die Energie des Triebwerks
> durch Verbrennung, also thermisch, erzeugt wird, wuerde es mich extrem
> wundern, wenn irgendwo in einem Turbojet Ueberschallgeschwindigkeit
> erreicht wuerde. Da ich aber nur allgemeine physikalische Prinzipien
> angewandt habe und kein Triebwerksexperte bin, lasse ich mich auch
> gerne eines Besseren belehren.
Hi Carsten,
in dem Triebwerk wird keine Überschallgeschwindigkeit erreicht, aber
zumindest zum Ende hin. Dies wird auch für den Überschallflug benötigt.
Stichwort Nachbrenner bzw. Lavaldüse.
http://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle
Aber auch ich bin kein Triebwerksexperte und mag mich total irren.
Grüße
Steffen
----------
Antworten/ Reply: SteffenBr*****(at)gmx.de
annoho...@gmail.com
Hier wird der Abgasstrahl hinten rausgepustet.
Annahme: Luft strömt rein wird auf Unterschall abgebremst und verdichtet.
Brennstoff wird eingespritzt. Nehmen wir mal an es ist nicht Kerosin sondern Methan (CH4)
Aus 1 m^2 Methan wird 3 m^2 Abgas+ Temperatur-> Druck steigt
Impuls=Massenström*Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit lässt sich über Zustandsgrößen (Druck Temperatur Entropie Ethalpie und innere Engerie) ermitteln. Massenstrom durch die Drehzahl des Verdichters und Kraftstoffmenge bekannt.
Uwe Klein
> Bei Strahltriebwerken ist da ein kleiner unterschied.
> Hier wird der Abgasstrahl hinten rausgepustet.
> Annahme: Luft strömt rein wird auf Unterschall abgebremst und verdichtet.
> Brennstoff wird eingespritzt. Nehmen wir mal an es ist nicht Kerosin sondern Methan (CH4)
> Aus 1 m^2 Methan wird 3 m^2 Abgas+ Temperatur-> Druck steigt
deswegen heißt es ja auch "Gasgenerator". Stichwort "Brayton Cycle".
> Impuls=Massenström*Geschwindigkeit
> Die Geschwindigkeit lässt sich über Zustandsgrößen (Druck Temperatur Entropie Ethalpie und innere Engerie) ermitteln. Massenstrom durch die Drehzahl des Verdichters und Kraftstoffmenge bekannt.
>