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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Effektivität der Modell-Turbinen, Mantelstromtriebwerke, Fans



Jan
28.10.2002, 02:28
Hallo,
eine große Schwäche unserer Modell-Turbinen ist bekanntlich die viel zu hohe Strahlgeschwindigkeit. Nur als Vergleich: Ein Schleppmodell, das eine Volllastdrehzahl von ca. 7.000 U/min hat, betreibt man auch nicht mit einem Prop., der eine Steigung von 14 Zoll oder mehr hat. Die ungünstige Auslegung ist wohl mit ein Grund, warum die Modell-Turbinen solch einen Durst und schlechten Gesamtwirkungsgrad haben. Für langsame Fluggeschwindigkeiten wäre eine erheblich niedrigere Strahlgeschwindigkeit günstiger.
Dir Großflieger wissen das auch. Deshalb funktionieren die Antriebe der Verkehrsflieger, die nun einmal auch im Unterschallgeschwindigkeit fliegen, anders als unsere Binchen.

http://www.sphynx.de/assets/images/pw2000-2.jpg

Quelle: Private Homepage, die vielleicht für manchen Airliner-Konstrukteuer und -Flieger interessant sein könnte (http://www.sphynx.de/zivile-luftfahrt.html)

Mich würde als Nichtexperte interessieren, ob man bei den Modell-Turbinen durch konstruktive Änderungen den Wirkungsgrad, den Lärm und den Schub nicht stark verbessern könnte, wenn man einige Details der großen Turbinen übernehmen würde. Stichworte: Mantelstromtriebwerk bzw. Fan-Triebwerk. Oder überspitzt: Die Vorteile des Impellers kombiniert mit den Stärken der Turbine. Welche anderen Möglichkeiten gäbe es, die STrahlgeschwindigkeite zu verringern und den (Stand-Schub) zu erhöhen. Falls das gelänge, wäre der Weg offen zu sparsameren und kräftigeren Antrieben, die darüber hinaus auch noch deutlich weniger Sprit bräuchten (also auch erheblich leichter wären).

http://www.sphynx.de/assets/images/gp7000-2.jpg

Quelle: wie oben

[ 31. Oktober 2002, 22:56: Beitrag editiert von: Schultze-Melling ]

Eberhard Mauk
28.10.2002, 10:13
Hallo Jahn,
schon richtig, aber der Durchmesser ist für uns ein großes Problem, der Preis für Zweiwellen Technik wird auch deutlich steigen, den Fan kann man ja nicht mit 120000 betreiben.
Das Hauptproblem dürfte aber der insgesamt schlechte Wirkungsgrad der kleinen Turbinen mit nur einem Axialverdichter sein. Mit der Technik und Wirkungsgrad könnte man in Groß auch keine Turbine mit Fan bauen. Moderne Turbinen Verdichten mit über 16 :1

Für uns gibts aber evtw. andere Möglichkeiten die
Strahlgeschwindigkeit näher an die Fluggeschwindigkeit zu bekommen. z.B. wär ne Regelbare Schubdüse denkbar, oder beim Schubrohr eine entsprechende Anpassung des Schubrohres möglich. Allerdings gibts darüber noch zu wenig Wissen, wie und ob man das so auch tatsächlich machen kann. Das Schubrohr baut heute jeder nach Versuch und Irrtums-Methode. Alle bekannten Daten sind hier Empirisch und oft nicht von einer Auslegung auf die nächste übertragbar.

Ich glaube auch, das wir im Modellbau denselben Weg gehen wie dies bei den Großturbinen auch der Fall war paralel zur Leistungssteigerung wird auch der Wirkungsgrad steigen. wir werden hier aber leider schneller an die physikalische und wirtschaftliche Grenze stoßen als die Großen.
Der Evolutionsprozess ist aber noch nicht am Ende.

Gruß
Eberhard

Jan
28.10.2002, 19:54
Hallo Eberhard,
ich habe ja bekanntlich (noch) fast keine Ahnung. Deshalb meine hoffentlich nicht naiven Fragen. Dieser technische Evolutionsprozess ist hochgradig spannend. Bin gespannt, wie es weitergeht. Eine Kombi aus Turbine und Impeller. Nicht so richtig eine Art turbo-prop. Vielleicht mehr ein Turbo-Fan-Antrieb. Ob das Sinn macht? Damit würde man die STrahlgeschwindigkeit stark senken. Gleichzeitig würde man den Wirkungsgradverlust durch die Umwandlung der Turbinenenergie in Propellerantriebsleistung teilweise wieder kompensieren, weil die niedrigere Strahlgeschwindigkeit besser an unsere Flieger angepasst wäre.

Frage am Rande: Du hast ja die Turbine und das Fabrikat gewechselt, oder? Warum eigentlich? Hattest doch mal eine JetCat?? So stand es zumindest in dem sehr anschaulichen Testbericht über die gewaltige Scorpion, den ich mal rausgekramt habe.

Eberhard Mauk
28.10.2002, 21:02
Hallo Jahn,
in Sachen Fan-Triebwerk hab ich mal mit dem Markus drüber gesprochen, Kommentar keine Changse.
Begründet hatte ers damals allerdings nicht näher.
Eher klappts mit dem Turboprop. den gibts ja heute schon. Die Turboprop brauchen auch anscheinend deutlich weniger Sprit. Deren Entwicklung steht aber noch ganz am Anfang.

Bei Einbau von einem Fan-Triebwerk im Flugzeug
a la Impeller müssen aber wieder sehr aufwendige Luft und Abgasführungen die beim dafür nötigen Querschnitt entsprechend Platz benötigen eingebaut werden.
Deren Einsatz wäre also auf wenige Typen(Außenliegender Einbau) in entsprechen geringerer Stückzahl beschränkt. Allein dadurch schränkt sich das stark ein. Ich fürchte das wird gar nicht oder erst in fernerer Zukunft zusammen mit Doppelverdichtern kommen?

Hab seit Frühjahr ne Tj 74 mit 15,5 kg vom Alfred, Läuft prima, Alfred hat mir jetzt ne
18 kg Turbine für die Hawk angeboten. Ich schätze die 18 kg Turbine ist jetzt serienreif.
Am Ende ist er damit allerdings immer noch nicht.
Ich schätze wir haben übernächstes Jahr 20 Kg Turbinen in der Standartgröße zur Verfügung.

ich glaube auch, das der Kraftstoffverbrauch sich mit der Weiterentwicklung nach und nach verringern wird, allerdings in kleinen Schritten, bzw. bei höheren Leistungen wird er zumindest nicht mehr so stark steigen wie bisher,bzw. gleich bleiben, weil der Wirkungsgrad steigt.

Die Leistungserhöhung wird auch nicht mehr mit Steigerung der Drehzahl und Abgastemperatur erreicht, sondern mit Verbesserungen im Wirkungsgrad. Alfred macht das bereits mit der 18 Kg Turbine so.

Diese Leistungsanpassungen nach oben werden uns auch eine deutlich andere Jetfliegerei ermöglichen. Die wird sich warscheinlich mit Vektorsteuerung mehr zum 3D Fliegen und weg von der Geschwindigkeit entwickeln. Bei größeren Modellen sinkt auch in Relation zur Modellgröße das anteilige Systemgewicht.
Gleiches wird ja auch durch die neuen Miniturbinen für kleinere Modelle erreicht. Die E.Impellermodelle werden damit sicher öfters auf Turbine umgebaut werden. Ob das aber der Weißheit letzter Schluss ist, da die Modelle ja für viel geringere Belastungen konstruiert sind muss sich noch weisen.

Gruß
Eberhard

Spunki
29.10.2002, 23:45
Ein FAN-Triebwerk wird kommen - für die AirLiner - früher oder später wird irgendjemand erfolgreich einen FAN auf folgendes Triebwerk aufpfropfen: http://www.rclineforum.de/cgi-bin/YaBB.pl?board=Jets&action=display&num=20601

Grüße Spunki

Ulrich Horn
30.10.2002, 03:29
Moin,

obwohl ich von Modellbau-Strahlturbinen noch viel weniger verstehe als Jan, kann ich mir folgendes nicht verkneifen:

Die Entwicklung der Turbinen in der Verkehrsfliegerei wird von millardenschweren Interessen bestimmt:
1. Wirkungsgrad/Senkung des Spritverbrauchs
2. Begrenzung der Lärmemission
3. Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer usw.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass der Spritverbrauch bei Modellturbinen wirklich eine Rolle spielt. Das würde öknonomische Faktoren in die Diskussion 'welche Turbine kaufe ich' einfliessen lassen, die ich bisher noch nicht gelesen habe, und die auch erst dann zum Tragen kommen, wenn eine Turbine mehrere Stunden alltäglich geflogen wird.
Die Lärmemission ist bei Modellturbinen auch nicht wirklich ein Thema, oder?
Die Lebensdauer spielt (zumindest nach meinen oberflächlichen Erkenntnissen aus der Werbung für Modellturbinen) ebenfalls keine Rolle.

Die 'Evolution' der Modellturbinen dürfte daher einen komplett anderen Weg gehen, als es in der Großfliegerei der Fall ist. Welchen? Das ist die interessante Frage und hängt davon ab, welche Anforderungen die Jet-Flieger an ihre Triebwerke stellen.

Grüße, Ulrich Horn

HeavyB
30.10.2002, 06:38
ich fände es sehr wohl erforderlich, den spritverbrauch der modellturbinen zu verringern.
wenn man sich manch 2-strahliges modell heutzutage anschaut, mit 4-5 litern kerosin an bord, drängt sich mir der vergleich mit einer V1 auf!!
wenn stattdessen nur 2 liter drinnen sind, ist das (hoffentlich niemals!) entstehende feuerchen doch erheblich kleiner...

Eberhard Mauk
30.10.2002, 07:36
Hallo HeavyB,
auch 2 Liter Sprit reichen zum Abfackeln vollkommen aus.
Ich schätze das sich der Verbrauch kaum aus Ökonomischen Gründen mindern wird, sondern das ist ein Nebenprodukt der Weiterentwicklung die eben nur mit einer Erhöhung des Wirkungsgrades geht, die wiederum die Leistungserhöhung zur Folge hat, zumindest wenn man die Baugröße beibehalten oder reduzieren möchte.

Man darf sich schon aus wirtschaftlich- fertigungstechnischen Gründen nicht allzuviel erhoffen. Die Großturbinentechnik kann nicht einfach auf die Modellturbinen übertragen werden.
Allein dem Verdichtungsverhältniss bei unseren Baugrößen sind sehr schnell Grenzen gesetzt. Axialverdichter mit hohen Verdichtungsverhältnissen werden bei unseren Turbinen kaum realisierbar sein.
Also wird sich das auf die Weiterentwicklung des jetzigen Bauprinzips beschränken, und dem sind halt spätestens mit 2 Verdichterstufen Grenzen gesetzt. Ich für meinen teil bin schon froh, wenn mir zB. für ne 18 Kg Turbine wieder ein 3,5 Liter Tank wie bei meiner 16 Kg Bine reicht. Werden aber wohl 4 Liter aber eben keine 5 liter werden.
Immerhin hat sich die Turbinen- Leistung bereits in 4 Jahren mehr als Verdoppelt.

Wunder dauern halt etwas länger.
Sofern man nicht schon das bisher Ereichte als solches betrachtet.

Immerhien wird eine Technik Allgemeingut die wie oben Beschrieben bisher milliardenschweren Firmen oder Konzernen vorbehalten war. Die noch vor wenigen Jahren das was wir heute haben als unmöglich angesehen hatten.

Gruß
Eberhard

David Büsken
30.10.2002, 08:47
@ Ulrich:

Es macht schon Sinn, den Spritverbrauch zu senken. Nicht aus ökonomischen Gründen, sondern wegen des Platzes und des Gewichtes. Mein Kangaroo hat jetzt einen 2 Liter-Tank. Mehr geht nicht ordentlich rein, aber es bleiben gerade einmal 5 Minuten sicheres Fliegen mit meiner Frank-Turbine.....

@ Heavy B

Daß etwas brennen könnte wird wohl nicht der Grund sein für die Reduzierung des Spritverbrauchs. Und irgendwie geartete Vergleiche mit einer V1 bitte ich doch zu unterlassen. Wir fliegen keine Bomben! Es brennt genau so gut bei Benzin-Motoren oder Glühzünder. Der Vorteil von Methanol ist, daß man die Flamme nicht sieht....

Aber die Turbinen werden schon sparsamer. Manchmal muß man einfach eine größere Turbine einbauenund dann drosseln. Lediglich eine Frage der Selbstdsziplin!!!!!!

David Büsken

HeavyB
30.10.2002, 16:03
sollte ich mit meinem vergleich (obwohl er nicht wirklich hinkt) jemandem auf die füße getreten sein, so bitte ich das zu entschuldigen!
ich fliege selber turbine und bin halt auch extrem selbstkritisch. mir ist eben nie wirklich wohl beim fliegen, wenn ich weiß ich habe 3 liter kerosin an bord.
aber darum gehts in diesem thread nicht.

mich interessiert vielmehr, ob jemand weiß wie weit das fantriebwerk von dr. schreckling inzwischen vorangeschritten ist.

grüße bernd

wolfgangw90
30.10.2002, 19:43
http://websmileys.bei.t-online.de/schild36.gif

HeavyB
31.10.2002, 06:26
Oh, vielen Dank für den überaus konstruktiven Beitrag zum Thema "Effektivität der Modellturbinen, Mantelstromtriebwerke, Fans"!

Niko Gelius-Dietrich
31.10.2002, 14:26
gelbe Karte!!!!!

entweder zum Thema zurück oder Thread zu!!

wolfgangw90
31.10.2002, 20:20
Spaßbremse ! :D

Niko Gelius-Dietrich
31.10.2002, 21:03
hihi
aber das Schild ist gut :D

[ 31. Oktober 2002, 21:04: Beitrag editiert von: Niko Gelius-Dietrich ]

Jan
31.10.2002, 22:44
...ich meine auch: Bei der Erhöhung der Effizienz der Binchen geht es nicht so sehr um Kohle für Flugsprit, sondern um Frust! Denn die paar Minütchen sind den ganzen Aufstand nicht so ganz wert. DAs ist ja so wie in der Anfangszeit der Elektroflieger. Richtig sinnvolle Flugzeit habe ich bisher nur bei den großen Albatros von Gleissner und Völker gesehen. Die haben für ihre P120 allerdings auch Tanks mit ca. 4,0 Liter Füllvolumen.
Der Wirkungsgrad muss einfach besser werden. Denn solche Fässer kann man nur in einem wirklich großen Flieger unterbringen. Und eine P120 hat doch - so unsinnig das auch ist - inzwischen jeder zweite Hotspot.
Der andere Schritt wäre der Gang zu den kleinen Turbinen. Habe mich anschaulich belehren lassen, dass auch ein 5 kg. Turbinchen sehr wohl in der Lage ist, jederzeit einen Impellerantrieb mit gleichem Standschub gnadenlos zu versägen. Die hohe Strahlgeschwindigkeit halt. Bringt ein Impellerantrieb vielleicht 1.500 Watt, bringt ein Binchen mit gleichem Standschub halt nun mal ca. 8.000 Watt. (bin mir nicht sicher, dass ich die Zahlen von M. Zipperer richtig im Kopf habe). Jedenfalls merkt man den Unterschied. :D

Jan
31.10.2002, 23:18
...sorry, da bin ich noch über was gestolpert:



Fuel consumption is quite good. Flying is the best measure and we used a 950cc tank without a top up tank (so start up and idle before flight are both included). The total flight time with average throttle was 7mins 30sec. At full throttle throughout the flight the flight time was 6 mins.
The rev range of the engine is up to 190,000 rpm. The flight idle seems to work well at between 50 - 60,000. Throttle response is very good and the engine sounds much the same in the air as the larger KJ66 or MW54.
The key feature of the engine is the very low weight at 450 grams or 15.5 oz. Total thrust is a conservative 3.2Kg or 7.2 lbs. The test engines are developing slightly more than this and we will review the rated thrust when we have data from the first production engines.
The temperature is normal in the range 520 - 620C. More details will be posted with graphs of engine performance shortly.
Quelle: <<< hier >>> (http://www.wren-turbines.com/MW44.htm)

Das ist doch genau das, was ich suche. Einen Tick mehr Schub könnte sie schon haben, oder? Aber damit müsste man so ziemlich jeden Impeller-Flieger sehr flott durch die Luft bewegen können. Und mit 1,5 Liter Sprit wäre man auch eine ganze Weile unterwegs.

Und leicht wäre das Ding auch.

Ach so: Es handelt sich um die Wren MW 44.

H.-Christian Effelsberg
01.11.2002, 07:54
Hallo,
jetzt will ich auch mal meinen Senf dazu geben.
Eine Weiterentwicklung wird es wohl immer geben,
stärker, leichter, günstiger und dann zum Schluß effizienter.
Das Problem für mich liegt nicht in der Flugzeit.
Ich habe in meinem Turbo-Trainer wirklich nicht viel Platz, als Tank eine 1,5 ltr. Colaflasche und einen Hoppertank, 330ccm.
Damit fliege ich immer über 7 Minuten, ohne an die Reserve zu gehen (Hoppertank).
Ich brauche halt wirklich nur Halbgas, um im Horizontalflug über 280 km/h zu erreichen und gehe dementsprechen mit dem Gasknüppel um, was natürlich den Verbrauch günstig beeinflußt, habe zudem die max. Drehzahl auf 110 000 begrenzt.
Der Gewichtsunterschied bei den 8-14 kg Düsen ist doch sehr gering, also nehm ich die stärkere und brauche zum normalen Fliegen nur selten Vollgas.
Fan-Triebwerke wird es wohl im Bereich Modellflug wohl vorerst nicht geben, denn dann brauch ich ein Zweiwellentriebwerk mit entsprechender Reglung und kann nichts mehr vom Turbolader nehmen.
Hier sind dann doch die Entwicklungskosten nicht mehr über den Verkauf hereinzuholen, denn wenn man die jetzigen Bienchen betrachtet, sind sie doch vom Aufbau eher einfach gestrickt und doch nicht ganz billig.
Hier wird sich wohl in der nächsten Zeit nichts tun.

No flame-out in the air

Christian

mec
07.11.2002, 12:02
http://www.rcgroups.com/forums/attachment.php?s=83c2649ec09cf29f7f41c84c0fe1f0b2&postid=576100

siehe:
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?threadid=70595

mec

Jan
07.11.2002, 13:05
Das sieht ja unglaublich aus!! Genau so hatte ich mir das vorgestellt!!! Ich bin platt!!!! (Womit mal wieder der Nachweis geführt wäre, dass es kaum möglich ist, sich etwas auszudenken, auf das jemand anders noch nicht gekommen ist.) Aber Hut ab vor diesem Techniker.
Noch ein paar Bilder aus dem Thread:

http://www.rcgroups.com/forums/attachment.php?s=824e009503a12e170c760140eeee6f00&postid=576104

http://www.rcgroups.com/forums/attachment.php?s=824e009503a12e170c760140eeee6f00&postid=576114

Das muss man mal dem Peter Michel zeigen. Übrigens: Habe gerade entdeckt, dass er eine Homepage hat! <<<< Hier >>>> (http://www.michel-concorde.com/impressum.htm)

Biplane
07.11.2002, 13:24
MoinMoin !

Der Verbrauch bei Turbinen wird sich nur sehr langsam durch konstruktive Maßnahmen senken lassen.

Bei der bisherigen Entwicklung stand erstmal im Vordergrund, leistungsfähige Turbinen zu bauen, die betriebssicher und leicht zu bedienen sind. Diese (Basis-)Entwicklung dürfte mittlerweile weitgehend abgeschlossen sein. Auch hat eine größere Turbine meines Wissens bei gleicher Leistungsabgabe einen geringeren Verbrauch, als eine kleine Turbine, die mit Höchstdrehzahl läuft.

Da die Einbaugröße und Gewicht zwischen 8 kg und 16 kg Turbinen nahezu identisch sind, liese sich dadurch schon Kerosin sparen. Aber das wäre halt ein relativ teurer Spaß, der Preisunterschied ist nicht gerade klein.

Derzeit geht die Entwicklung schon in Richtung Turbinen mit kleinerem Gehäuse und derzeit erstmal 5 kg Schub. Es ist meiner Ansicht nur eine Frage der Zeit bis bei dieser Größe ein höherer Schub (z.B. 8 kg) erreicht wird; und das vermutlich mit geringerem Verbrauch als bei dem größeren Gehäuse.

Der Grundaufbau der Modellturbinen wird sich erst ändern, wenn das derzeitige Konzept ausgereizt ist und alles optimiert wurde. Bei den relativ geringen Stückzahlen wird diese große Evalutionsstufe noch ne weile auf sich warten lassen. Weiterentwicklung kostet immer viel Zeit und viel Geld; und da sind die Resourcen nun mal begrenzt.

Ulrich Horn
09.11.2002, 01:20
Moin Norbert,

ich kann Dir nur bedingt zustimmen. Ich denke, bestimmend für die Ausführung serienreife Turbinen ist der Markt, also der Käufer.

Modellturbinen werden primär nach dem Schub/Gewichtsverhältnis in Relation zum Preis gekauft. Anforderungen wie Spritverbrauch, Lärmemission, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit spielen bei der Kaufentscheidung eine untergeordnete Rolle.

Solange sich diese Anforderungen nicht ändern, wird es auch keine erfolgreichen anderen Konzepte geben. Und da hast Du absolut Recht: Solange die Anforderungen mit bestehenden Konzepten zu erreichen sind, werden sich diese natürlich nicht ändern.

Grüße, Ulrich Horn

Spunki
09.11.2002, 12:25
Hallo Ulrich

Zuverlässigkeit, Ausreifungsgrad, einfachste Bedienung und LangzeitServiceSicherung waren bei mir ausschlaggebend, Standschub aber auch der Preis standen dahinter ...

Grüße Spunki