Turbojet gegen Turbofan
Ein Turbojet ist ein luftatmendes Gasturbinentriebwerk, das während des Betriebs einen internen Verbrennungszyklus ausführt. Es gehört auch zum Reaktionstriebwerkstyp der Flugzeugantriebsmotoren. Sir Frank Whittle aus Großbritannien und Hans von Ohain aus Deutschland entwickelten in den späten 1930er Jahren unabhängig voneinander das praktische Triebwerkskonzept, aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg wurde das Strahltriebwerk zu einer weit verbreiteten Antriebsmethode.
Ein Turbostrahl hat mehrere Nachteile in Bezug auf die Leistung bei Unterschallgeschwindigkeit, wie Effizienz und Lärm; Daher wurden fortschrittliche Varianten basierend auf den Turbojet-Triebwerken gebaut, um diese Probleme zu minimieren. Turbofans wurden bereits in den 1940er Jahren entwickelt, aber wegen geringerer Effizienz bis in die 1960er Jahre nicht eingesetzt, als Rolls-Royce RB.80 Conway das erste Serien-Turbofan-Triebwerk wurde.
Mehr über Turbostrahltriebwerk
K alte Luft, die durch den Einlass eintritt, wird in den aufeinanderfolgenden Stufen eines Axialkompressors auf hohen Druck komprimiert. In einem gewöhnlichen Strahltriebwerk durchläuft der Luftstrom mehrere Kompressionsstufen und in jeder Stufe wird der Druck auf ein höheres Niveau angehoben. Moderne Turbojet-Triebwerke können Druckverhältnisse von bis zu 20:1 erzeugen, da fortschrittliche Kompressorstufen mit aerodynamischen Verbesserungen und variabler Kompressorgeometrie entwickelt wurden, um in jeder Stufe eine optimale Kompression zu erzielen.
Die Druckbeaufschlagung der Luft erhöht auch die Temperatur und erzeugt beim Mischen mit dem Kraftstoff ein brennbares Gasgemisch. Die Verbrennung dieses Gases erhöht den Druck und die Temperatur auf ein sehr hohes Niveau (1200 oC und 1000 kPa) und das Gas drückt durch die Schaufeln der Turbine. Im Turbinenabschnitt übt Gas eine Kraft auf die Turbinenschaufeln aus und dreht die Turbinenwelle; In einem gewöhnlichen Düsentriebwerk treibt dieses Wellenwerk den Kompressor des Triebwerks an.
Dann wird das Gas durch eine Düse geleitet und erzeugt eine große Schubkraft, die zum Antrieb eines Flugzeugs genutzt werden kann. Am Auspuff kann die Geschwindigkeit des Gases deutlich über der Schallgeschwindigkeit liegen. Der Betrieb des Strahltriebwerks wird idealerweise durch den Brayton-Zyklus modelliert.
Die Turbojets sind bei Niedriggeschwindigkeitsflügen ineffizient und die optimale Leistung liegt jenseits von Mach 2. Ein weiterer Nachteil der Turbojets ist, dass die Turbojets extrem laut sind. Aufgrund der einfachen Herstellung und der geringen Geschwindigkeit werden sie jedoch immer noch in Marschflugkörpern mittlerer Reichweite verwendet.
Mehr zum Turbofan-Triebwerk
Turbofan-Triebwerk ist eine weiterentwickelte Version des Turbojet-Triebwerks, bei dem die Wellenarbeit verwendet wird, um einen Lüfter anzutreiben, um große Mengen Luft anzusaugen, zu komprimieren und durch den Auspuff zu leiten, um Schub zu erzeugen. Ein Teil des Lufteinlasses wird verwendet, um das Strahltriebwerk im Kern anzutreiben, während der andere Teil separat durch eine Reihe von Kompressoren geleitet und ohne Verbrennung durch die Düse geleitet wird. Durch diesen ausgeklügelten Mechanismus sind die Turbofan-Triebwerke leiser und liefern mehr Schub.
High-Bypass-Engine
Das Bypass-Verhältnis von Luft ist definiert als das Verhältnis zwischen den Massendurchsätzen von Luft, die durch eine Lüfterscheibe gesaugt wird, die den Triebwerkskern umgeht, ohne einer Verbrennung zu unterliegen, zu dem Massendurchsatz, der durch den Triebwerkskern strömt, der daran beteiligt ist Verbrennung, um mechanische Energie zu erzeugen, um den Lüfter anzutreiben und Schub zu erzeugen. Bei einer Konstruktion mit hohem Bypass wird der größte Teil des Schubs aus der Bypass-Strömung entwickelt, und bei der niedrigen Bypass-Konstruktion aus der Strömung durch den Triebwerkskern. Motoren mit hohem Bypass werden normalerweise wegen ihres geringeren Geräuschpegels und ihrer Kraftstoffeffizienz für kommerzielle Anwendungen verwendet, und Motoren mit niedrigem Bypass werden dort verwendet, wo ein höheres Leistungsgewicht erforderlich ist, wie z. B. bei militärischen Kampfflugzeugen.
Was ist der Unterschied zwischen Turbojet- und Turbofan-Triebwerken?
• Turbojets waren die ersten luftatmenden Gasturbinentriebwerke für Flugzeuge, während Turbofan eine fortschrittliche Variante des Turbojets ist, bei der ein Strahltriebwerk einen Lüfter antreibt, um Schub zu erzeugen (Turbofan hat eine Gasturbine im Kern).
• Turbojets sind bei höheren Geschwindigkeiten (Überschall) effizient und erzeugen einen großen Lärm, während Turbofans sowohl bei Unterschallgeschwindigkeiten als auch bei Überschallgeschwindigkeiten effizient sind und weniger Lärm erzeugen.
• Turbojets werden derzeit in bestimmten militärischen Anwendungen eingesetzt, aber Turbofan bleibt die bevorzugte Antriebsart für Militär- und Verkehrsflugzeuge.
• Bei Turbostrahltriebwerken wird der Schub ausschließlich durch das Abgas der Gasturbine erzeugt, während bei Turbofan-Triebwerken ein Teil des Schubs durch die Bypass-Strömung erzeugt wird.
Diagrammquelle:
en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg
