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topfen

Abwindgeplagter

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1

Freitag, 24. Dezember 2010, 00:35

Frage zur Funktion von Turbinen

Hallo,
ich habe (bzw. habe versucht) mich mal über die Funktion von Jet-Triebwerken, Wellenturbinen und Turboprops schlau gemacht. Nur zu einigen Fragen finde ich einfach keine Erklärung :help:
  • Wie funktioniert der Generator in einem Turbofan oder normalem Jet-Triebwerk? Theoretisch müsste der doch in die Welle "integriert" sein, weil man ja keine Welle aus dem Triebwerk raus verlegen kann. Irgendwie verstehe ich nicht, wie sowas aufgebaut sein könnte
  • Wie genau funktioniert eigentlich "Generator Drive Disconnect"? Das einzige, was ich darüber weiß, ist, dass dabei der Generator mechanisch "ausgehängt" wird und sich somit nicht mehr mit dem Triebwerk dreht.
  • Wo/Wie wird eigentlich Bleed-Air entnommen? Wie kommt die Temperatur zustande? Die Luft muss ja heiß genug sein, um die Kabine zu heizen, aber weder mit Abgasen versetzt noch so heiß wie die EGT sein. Also kann sich doch nur vor dem Combuster abgezapft werden, oder?
Vielen Dank für die Hilfe, die Antworten würden mir das Verständnis doch sehr erleichtern. :hm:
:thx:
Beste Grüße

Marc

2

Freitag, 24. Dezember 2010, 01:47

Ich kann es Dir wohl nicht so genau sagen wie unser Karl (Flugzeugschrauber) oder Nico, aber ich versuchs mal:

Einen Generator (oder jedes andere durch Rotation angetrieben Ding) kann man in so einem Triebwerk entweder mit einer der Wellen verbinden (ja, es gibt mehrere koaxiale, in der Regel 2 Stück beim Turbofan), also mechanisch, oder man kann dem Ding durch Bleed Air antreiben.

Das mit dem Generator Drive Disconnect stimmt so. Das Ding wird mechanisch getrennt. Man kann diesen Disconnect aber meines Wissens bei laufendem Triebwerk nicht rückgängig machen. Sprich der bleibt dann so, bis der Schrauber am Boden das Ding wieder aktiviert und einhängt. Ist nur für Notverfahren gedacht. Eine reversible Lösung wäre, den Generator elektrisch vom Bus zu trennen, was man durchaus machen kann. Mechanische Disconnects sind eigentlich nur dann sinnvoll, wenn im Falle es aktiv lassens der Generator oder das Triebwerk weiteren Schaden nehmen würden.

Bleed Air wird aus dem Kompressorteil entnommen. Die Temperatur ist natürlich nicht so hoch wie die EGT (oder ITT), aber immer noch warm genug. Und ja, das ist vorm Combuster.

Der Nico oder der Karl werdens aber noch genauer wissen und mich womöglich korrigieren falls ich mich wo geirrt haben sollte. ;)

:bier:
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3

Freitag, 24. Dezember 2010, 03:39

Hi Marc,

hier mal ganz flache und knappe Antworten, vielleicht reicht dir das auch schon ;)

Wie funktioniert der Generator in einem Turbofan oder normalem Jet-Triebwerk? Theoretisch müsste der doch in die Welle "integriert" sein, weil man ja keine Welle aus dem Triebwerk raus verlegen kann. Irgendwie verstehe ich nicht, wie sowas aufgebaut sein könnte


Richtiger Gedanke, diese Problematik ist folgendermassen gelöst:
Jedes deiner genannten (ZTL- und TL-) Triebwerke besitzt eine Baugruppe die diverse Bezeichnungen tragen kann, Aggregatsantrieb, Nebenantrieb, reduction gearbox etc.
Es ist also sozusagen in jedes Triebwerk ein Triebwerkeigenes Getriebe verbaut, welches über Zahnräder von den Triebwerkswellen angetrieben und verschieden untersetzt wird. An dieses Triebwerksgetriebe sind dann Bauteile wie Kraftstoffpumpen, Hauptkraftstoffregler, Ölpumpen und auch der Starter/Startergenerator angebaut.

Wie genau funktioniert eigentlich "Generator Drive Disconnect"? Das einzige, was ich darüber weiß, ist, dass dabei der Generator mechanisch "ausgehängt" wird und sich somit nicht mehr mit dem Triebwerk dreht.


Genau, ein mechanisches Entkoppeln der Generatoreinheit.

Wo/Wie wird eigentlich Bleed-Air entnommen? Wie kommt die Temperatur zustande? Die Luft muss ja heiß genug sein, um die Kabine zu heizen, aber weder mit Abgasen versetzt noch so heiß wie die EGT sein. Also kann sich doch nur vor dem Combuster abgezapft werden, oder?


Nein, um Himmelswillen nicht von der Brennkammer, das hat mehrere Gründe. Die Zapfluft (Bleedair) wird in der Verdichtersektion (Compressor) abgenommen. Dies ist "saubere" Umgebungsluft. Alleine die Kompression der Luft in den Mittel- oder Hochdruckstufen erwärmt diese auf Temperaturen die für die Heizung allemal reichen. Das können gut mal 200°C sein, sag ich jetzt pauschal mal. Logischerweise variiert dies je nach Hersteller und Flugzustand.

:winke:

Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »Nico081« (24. Dezember 2010, 03:54)


4

Freitag, 24. Dezember 2010, 07:25

Hier mal ein Triebwerksquerschnitt

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Flusirainer« (24. Dezember 2010, 07:25)


5

Freitag, 24. Dezember 2010, 09:41

Oh, da würde ich auch gerne noch zwei Fragen mit einbringen: Das sich die Luft beim Komprimieren erwärmt, ist klar. Umgekehrt kühlt sie sich aber beim Expandieren auch wieder ab. Demnach müßte sie in der Kabine praktisch mit Außentemperatur (oder geringfügig darüber) ankommen, wenn sie ohne Wärmeaustausch eingeleitet würde, richtig? Nun wird sie aber meines Wissens auch noch gekühlt, so lange sie unter Druck steht (und "heiß" ist). Müßte sie nach der Expansion dann nicht sogar mit einer Temperatur in der Kabine ankommen, die unter der Außentemperatur liegt? Eigentlich müßte ja vielmehr eine Heizung nachgeschaltet sein.

Die zweite Frage bezieht sich auf die Triebwerksskizze: Sehe ich das richtig, daß er innere Teil des Triebwerks ausschließlich über die Statoren aufgehängt ist, also ohne weitere Verstrebungen? Dankeschön schonmal :)

topfen

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6

Freitag, 24. Dezember 2010, 11:13

Hallo Mhe und Nico,
vielen Dank für die ausführlichen Erläuterungen. Dass die Luft ja allein durch das Komprimieren schon erhitzt wird, hatte ich gar nicht bedacht. Ich wusste gar nicht, dass jeder Turbofan auch gleich ein Getriebe für solche "Zusatzleistungen" hat, ich dachte, sowas gibt's nur bei Turboprops für den Propeller. Und dass man die Abgase der Verbrennung nicht in der Kabine haben will, hat ja irgendwie auch eine Logik :D
:thx:
Beste Grüße

Marc

7

Freitag, 24. Dezember 2010, 13:45

Versuche es mal etwas näher zu erklären.

Zitat

Wie funktioniert der Generator in einem Turbofan oder normalem Jet-Triebwerk? Theoretisch müsste der doch in die Welle "integriert" sein, weil man ja keine Welle aus dem Triebwerk raus verlegen kann. Irgendwie verstehe ich nicht, wie sowas aufgebaut sein könnte


Der Generator ist, wie schon Nico schreibt, an einer Gearbox (Getriebe) befestigt. Dieses Getriebe wird über eine Welle von der N2 Welle des Triebwerks angetrieben. Den Weg des
Kraftverlaufs habe ich auf dem Bild mal rot eingefärbt, so das man es gut sehen sollte.



Zitat

Wie genau funktioniert eigentlich "Generator Drive Disconnect"?


Die mechanische Trennung der Welle, des Generators von dem Getriebe findet im CSD Teil statt. Auf den Schemata sieht man links die rot eingefärbte Welle, welche mit der Gearbox verbunden ist. Links geht die grün eingefärbte Welle weiter zu Generator.
Beide Wellen sind im Normalfall über die gelb Umrandete Kupplung (Pfeil 1) verbunden.
Muß nun, weil es zu einem mechanischen Fehler gekommen ist, der Generator getrennt werden, wird im Cockpit ein Schalter umgelegt. Dieser zieht über ein Solenoid (Spule die einen Eisenstift magnetisiert) einen Stift aus einer Stange, an deren oberen Ende ein Teil eines Schneckenantriebs sitzt. (2)
Die Stange bewegt sich via Feder in Richtung der grünen Welle und trifft auf ein Gegenstück dieses Schneckenantriebs und so bewegt sich über diesen Antrieb die grüne Welle nach rechts und der Generator ist vom Getriebe mechanisch getrennt.

Rückgängig machen läst sich, wie schon MHE erwähnt, dieser Vorgang nur am Boden. Da wird einfach über das Händle, die Stange wieder nach unten gezogen, der Stift rastet ein und die beiden Wellen werden wieder über die Kupplung verbunden.

Grund dafür ist, der Rudergänger weis ja nicht was da an seinem Antrieb schief gegangen ist. Außerdem würde man unser eins nicht brauchen.



Zitat

Wo/Wie wird eigentlich Bleed-Air entnommen? Wie kommt die Temperatur zustande?


Die Bleed Air wird an zwei Stellen des Verdichters abgenommen, abhängig von der Drehzahl. Zum Beispiel beim CFM56 an der 5 und 9 Stufe des Verdichters. Bis ca. 58% N2 ist die 9 Stage der Versorger, darüber die 5 Stage. Hat etwas mit dem Druck zu tun, da die nachfolgende Anlage mit 45 Psi arbeitet. Die Temperatur der entnommenen Luft liegt zwischen 200 – 300 Grad C, welche allein nur durch das verdichten erreicht wird.
Da aber kaum eine Expansion im nachfolgenden Manifold stattfindet wird sie im Precooler schon einmal etwas runter gekühlt.

Zitat

Sehe ich das richtig, daß er innere Teil des Triebwerks ausschließlich über die Statoren aufgehängt ist, also ohne weitere Verstrebungen?


Nein, sieht auf dem Schemata nur so aus. Es gibt meistens einen Front, Mid und Rearframe (Rahmen) die diese Verbindung zwischen Kerntriebwerk und dem andern darstellt. In diesen Frames befindet sich meistens auch der Lagersumpf, sowie am vorderen und hinteren die Triebwerksaufhängungen, womit das Triebwerk mit dem Pylon verbunden wird.

Merry xmas Karl

8

Freitag, 24. Dezember 2010, 14:21

Hallo!
Schön erklärt von Euch, Kollegen! Aber um weitere Missverständnisse in sachen Generator vorzubeugen, sollte man vielleicht noch sagen, was ein CSD ist (für alle die, die es nicht wissen)! Ein CSD ist ein "Constant Speed Drive", d.h. ein Getriebe das dem Abnehmer immer die gleiche Drehzahl liefert. Da das Triebwerk eben seine Drehzahl ändern kann, muss man ein solches vor den Generator setzen, damit dieser immer die gleiche Frequenz bekommt (400Hz, oder?)
Aus meiner Triebwerkerzeit kenn ich die hydromechanische Realisierung dieses CSD, also hydraulisch/mechanisch. Das ging über Fliehkraftkupplungen, wenn ich mich recht erinnere. Leider durfte ich diese Dinger nie zerlegen, deshalb bin ich auf diesem Gebiet etwas schwammig.
Wie es bei den heutigen modernen Triebwerken geht, weiß ich leider nicht 100%ig.

Aber nochmal, danke an alle die hier das erklären können. Dieses Forum ist nicht nur in Hinsicht FluSi hilfreich, sondern die reelle Luftfahrt und -technik ist hier auch sehr präsent!
Servus
Michael

topfen

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9

Samstag, 25. Dezember 2010, 13:57

Super Erklärung! Vielen Dank dafür. :thumb:
Also war die Annahme, dass der Generator in der Welle integriert ist wohl ein Trugschluss.
Nochmal vielen Dank und allen Frohe Restweihnachten :bier:
:tag:
Beste Grüße

Marc