Jet Engine Bleed Air - Aircraft Gas Turbine Engines #15

Summary

Das Transkript beschreibt die Funktionen und Anwendungen von Abgasturbinentriebwerken, insbesondere die Bedeutung von Abluft aus dem Verdichter zur Kühlung und Abdichtung von Turbinenteilen. Es wird erläutert, wie diese Abluft die Effizienz von Turbofan-Motoren steigert, indem sie sowohl zur Kühlung als auch zur Versorgung von Systemen wie Klimaanlage, Hydraulik und Antiebeneisung verwendet wird. Zudem werden fortschrittliche Kühltechniken wie die Mehrfachdurchströmung von Turbinenschaufeln und Labyrinthdichtungen zur Vermeidung von Temperatur- und Druckschäden thematisiert. Das Gesamtziel ist es, die thermische Belastung zu kontrollieren und die Leistung des Triebwerks zu maximieren.

Takeaways

• 😀 Die Innentemperatur eines Gasturbinentriebwerks ist sehr hoch, daher wird Luft von verschiedenen Stellen des Kompressors abgezapft, um die internen Teile zu kühlen.
• 😀 Die vom Kompressor abgesaugte Luft wird auch genutzt, um Dichtungen zu drücken, wodurch die Effizienz von Kompressor und Turbine erhöht wird.
• 😀 Abgezapfte Luft wird für zahlreiche Systeme in modernen Turbofan-Flugzeugen verwendet, z.B. Klimaanlage, Druckluftsysteme und Enteisung.
• 😀 Luft wird in zwei Hauptquellen abgegriffen: Niederdruckluft und Hochdruckluft, um den Anforderungen des Systems gerecht zu werden.
• 😀 Die Niederdruckluft wird kontinuierlich abgeführt, während die Hochdruckluft bei höherer Leistungsanforderung über ein Ventil zugeführt wird.
• 😀 Die Luftabführung reduziert den Luftstrom durch den Motor, was die Schubkraft verringert und die spezifische Treibstoffverbrauch erhöht.
• 😀 Um die Turbinenschaufeln zu kühlen, wird die Abgasumgebung durch fortschrittliche Kühltechniken wie Mehrfachdurchgangskühlung und Filmkühlung kontrolliert.
• 😀 Der Einsatz von Labyrinthdichtungen in Gasturbinen verhindert den Luft- oder Ölverlust zwischen verschiedenen Druckbereichen des Triebwerks.
• 😀 Aktive Spaltsteuerung sorgt dafür, dass der Temperaturunterschied zwischen der Turbine und den Turbinenschaufeln optimiert wird, um eine maximale Leistung zu erreichen.
• 😀 Der Luftdurchfluss zur Kühlung und Abdichtung muss früh im Kompressor entnommen werden, um die Triebwerksleistung zu maximieren und eine unnötige Erwärmung zu vermeiden.

Q & A

Was passiert mit der Luft, die während des Betriebs eines Gasturbinenmotors abgezweigt wird?

Die abgebliebene Luft wird verwendet, um die inneren Teile des Motors zu kühlen und gleichzeitig Dichtungen zu pressurisieren, was die Effizienz des Kompressors und der Turbine erhöht.

Welche Funktion hat das Luftsystem, das vom Kompressor eines Gasturbinenmotors gespeist wird?

Das Luftsystem versorgt viele Flugzeugsysteme wie Klimaanlage, Hydrauliksystem, Treibstofftankpressurisierung, Anticing und Triebwerkskomponenten mit Kühlung und Druck.

Wie funktioniert das Hochdruck-Luftventil (High-Pressure Bleed Valve) und wann wird es geöffnet?

Das Hochdruck-Luftventil wird geöffnet, wenn der Luftdruck im Niederdruckbereich des Kompressors zu gering ist, um die Klimaanlage und Drucksysteme des Flugzeugs ausreichend zu versorgen, oder wenn Anti-Icing aktiviert ist.

Was geschieht, wenn die Isolation-Ventile für die abgebliebene Luft des Motors geschlossen werden?

Wenn das Isolation-Ventil geschlossen wird, wird die gesamte abgebliebene Luft des Motors vom restlichen Flugzeugsystem getrennt, beispielsweise nach einer Notabschaltung bei Feuer.

Warum reduziert das Abzapfen von Luft aus dem Kompressor den Schub des Triebwerks?

Das Abzapfen von Luft reduziert den Luftstrom durch den Motor, was zu einer geringeren Menge an Luft führt, die zur Kühlung der Brennkammer genutzt wird, wodurch die Abgastemperatur steigt und der Schub sinkt.

Wie wird die Kühlung der Turbinenschaufeln in modernen Gasturbinenmotoren verbessert?

Die Kühlung der Turbinenschaufeln erfolgt durch mehrfaches Durchströmen von Hochdruckkompressor-Luft und die Anwendung von Filmkühlung, bei der Luft durch kleine Löcher an den Schaufelspitzen austritt.

Was ist der Zweck der aktiven Spaltsteuerung in einigen modernen Gasturbinenmotoren?

Die aktive Spaltsteuerung wird verwendet, um den Spalt zwischen der Turbinenschaufel und dem Gehäuse zu kontrollieren, indem die Temperatur eines Schaltsystems um das Turbinengehäuse reguliert wird, um den optimalen Abstand zu erhalten.

Wie wurde die Kühlung von Turbinenschaufeln seit der Entwicklung der ersten Gasturbinenmotoren verbessert?

Frühere Kühlmethoden verwendeten nur Luft aus dem Niederdruckkompressor, während moderne Triebwerke Luft aus mehreren Kompressorstufen verwenden und zusätzliche Technologien wie Filmkühlung und mehrfache Luftdurchläufe einführen.

Welche Rolle spielen Labyrinthdichtungen in Gasturbinenmotoren?

Labyrinthdichtungen verhindern das Austreten von Luft oder Öl zwischen verschiedenen Druckbereichen im Triebwerk, indem sie den Luftstrom über mehrere Flügel in einem versiegelten Bereich lenken.

Wie wird die Luft, die für Kühl- und Dichtungszwecke abgezweigt wird, aus dem Triebwerk entsorgt?

Die abgezweigte Luft wird entweder in den Abgasstrom des Triebwerks eingeleitet oder durch ein eigenes Entlüftungsrohr abgeführt, je nach Druck und Temperatur der Luft.