Turbojet mit Axialverdichter

Langsam gehts weiter, neben etwas Elektronik sind jetzt auch Stufe 1 und 5 einbaufertig:

So siehts dann später mal von vorne aus:

Aktueller Stand:



Das Leitsystem wurden neu konstruiert und der Verdichter entspechend angepasst, da
mit der vorherigen Bauweise keine durchgehend geringen Spaltmaße möglich waren.

Hallo niffi,
erst mal eine Gratulation zu der arbeitstechnischen Meisterleistung die Du bisher erbracht hast.
ABER ich sehe bei der Verwirklichung ein großes Problem weil die REzahlen bei diesen kleinen Schaufeln ins unendliche gehen und die Reibungsverluste im Verdichter sehr groß sind. Bei einem Triebwerksdurchmesser von 120 mm würde es wahrscheinlich besser aussehen. Bis heute habe ich noch keine Schub liefernde Axialturbine gesehen, die englische Turbine im Video erzeugt nur warme Luft.
Ich wünsche Dir trotzdem viel Erfolg bei der Verwirklichung und wir brauchen solche Pioniere wie Dich.

Gruß
Alfred

Hi zusammen,

@Alfred: Die Re-Zahlen werden sehr klein, nicht unendlich. Re = v*l*eta/rho. Wenn l, die charakteristische Länge klein wird (hier die Sehnenlänge der Schaufeln) wird das ganze klein, sehr klein.

Ein Frage an niffi:

Wie lagerst und schmierst du das vordere Verdichterlager? Wenn du das nur mit Fett schmierst bezweifle ich stark, dass du die nötigen Drehzahlen lange genug erreichen wirst. Du bekommst einfach die Wärme nicht aus dem Lager raus. Bin gespannt wie du das gelöst hast.

Gruß
Chris

Danke! Insgesamt ist die Konstruktion so ausgelegt,
dass einzelne Stufen oder der Durchsatz der Turbinenstufe schnell
und einfach verändert werden kann. Es ist also erstmal ein
Art Versuchsträger.
Die axiale Bauweise ist übrigens nicht

Oh hoppla, das war zu früh
Der Wirkungsgrad von kleinen Axialverdichtern ist nicht
zwingend schlechter als der eines Radialverdichters, die Auslegung
muss eben passen. Mittlerweile gibt es auch die ersten Turbolader
mit Axialverdichter, nur leider ist der Bauaufwand höher und
daher nicht massentauglich. Ich antworte morgen mal ausführlich,
mit dem iPhone ist das schreiben echt nervig.

Jetzt mal etwas ausführlicher:
Die Reynoldszahl ist zwar sehr klein, sagt aber erstmal nichts über den Wirkungsgrad aus. Für kleine Radialräder gelten die
gleichen, ungünstigen Bedingungen, dennoch lassen sich Wirkungsgrade von bis zu 80% erreichen. Der Radialverdichter ist zwar
aerodynamisch robuster, der Gesamtwirkungsgrad eines Axialverdichters ist dennoch auch in kleinem Maßstab besser.
Die axiale Bauweise hat aber auch zwei große Nachteile - zum einen ist der Aufbau komplizierter, zum anderen neigt
der Verdichter eher zum Pumpen. Dieser Zustand ist aber im Modellmaßstab relativ unkritisch, da aufgrund dem Verhältnis
aerodynamische Kräfte und Stabilität der Laufräder keine Beschädigung zu erwarten ist.
Ein weiterer Nachteil ist die längere Welle, die zwar hauptsächlich aus Aluminium besteht, am dicksten Punkt aber einen
Durchmesser von 30mm hat und damit das Beschleunigungsvermögen verschlechtert. Hier könnte vielleicht eine gegossene
Welle Abhilfe schaffen.
Insgesamt ist die Entwicklung der Modelltriebwerke seitens der bekannten Hersteller aber am Ende angelangt, und das bei einem
Verbrauch von bis zu 500ml/min... Nicht umsonst sind die E-Impeller wieder auf dem Vormarsch, mit modernen Laufrädern lassen
sich auch bei moderaten Drehzahlen hohe Drücke und Strahlgeschwindigkeiten erzeugen.
Es müssen einfach neue Ideen her, sei es nun durch den Axialverdichter, mehrwellige Konstruktionen, axiale Boosterstufen oder
Fantriebwerke.
Jedenfalls ist der Verbrauch nicht mehr akzeptabel, das muss besser gehen.

Maybe this person allready replied here but on the dutch forum abuilder also builded a axial turbine;
See here the thread: http://www.modelbouwforum.nl/forums...-volledig-axiaal-wat-vinden-jullie-ervan.html

Sadly no more news and I belive he got it run but not self sustained.

Grt,
Berto.

@Berto: Thanks for the Link! It is nice to see other People working on the same Idea!
@Chris: Die Lagerung ist im Moment eher zweitrangig, die ersten Versuche werde ich ohne Ölversorgung
durchführen. Dem Lager wird eine Ladung MoS spendiert und muss damit erstmal auskommen.
Sobald das Triebwerk aber selbstständig läuft, wird natürlich eine Ölversorgung eingebaut.
Spontan hätte ich die Idee, den Druckunterschied zwischen Anlassergehäuse und erster Stufe zu nutzen.
Unmittelbar vor dem Laufrad würde dann seitlich nach dem Lager der Ölnebel austreten und
mit verbrannt werden. Das Öl selber kommt aus einem mit Brennkammerdruck versorgten Tank und
wird über eine Kanüle durch die Verbindungsstrebe zum Lager gepumpt. Eine der drei Streben ist etwas
dicker ausgeführt, weil zusätzlich die Drähte für den Anlasser und dessen Temperaturfühler dadurch geführt
werden.
Ich habe übrigens noch ein interessantes Triebwerk mit Axialverdichter gefunden: Das Microturbo TRI-60, konstruiert als
Antrieb für Lenkwaffen mit dreistufigem Verdichter. Die Firma plant im Moment den Bau eines noch
kleineren Triebwerks (TRI-10), ebenfalls mit dreistufigem Axialverdichter. Angesichts der kleinen Laufräder stellt sich
die Frage, warum hier kein Radialverdichter eingesetzt wird. Das Triebwerk ist für Modelle zwar immernoch etwas
zu groß und der Verdichter dürfte nach dem Profil zu urteilen im Überschallbereich arbeiten, aber es zeigt,
daß der Axialverdichter auch in sehr kleiner Ausführung anscheinend Sinn macht.
Ob die Firma bei der Vorgabe, ein möglichst sparsames Triebwerk mit 100mm Durchmesser zu entwickeln, auch die
axiale Bauweise wählen würde, sei dahingestellt.
Ich versuche es einfach mal und rechne auch fest damit, daß die ersten Entwürfe nicht funktionieren werden...
Wahrscheinlich wird auch kaum ein Modellflieger bereit sein, den Preis für ein Triebwerk zu zahlen, daß bei
10min Flug nen Liter Sprit weniger verbraucht. Für mich ist es einfach eine schöne Herausforderung, der ich mich
mit einer gewissen Zähigkeit stellen werde
Hier mal Bild des TRI-60:

Hi Niffi,

Da Dein Läufer eh nicht so hoch dreht, wird es Dein momentan noch dauerfett-geschmiertes Lager sicher aushalten können. Ich bin schon auf Deinen ersten Lauf gespannt.
Die Triebwerke von Micro Turbo sind wirklich interessant. Die Verwendung eines Axialverdichters kann ich mir nur damit erklären, dass einerseit ökonomische Aspekte eine untergeordnete Rolle spielen und die Schlankheit des Triebwerkes im Vordergrund steht.

Kennst Du den? Habe schon lange nichts neues mehr von ihm gesehen. http://www.youtube.com/watch?v=IQTQvScY9Cs

Gruss
Joe

Die kleineren Microturbos haben dann doch wieder Radialverdichter: http://www.microturbo.fr/spip.php?page=rubrique&id_rubrique=2&lang=en

Ja richtig, ich denke aber , daß die radiale Bauweise wohl eher aus kostengründen eingesetzt wird. Es macht kein Sinn, eine sehr kleine
Lenkwaffe mit einer großen Reichweite zu bauen. Bei etwas größeren Modellen hat dann der Axialverdichter wieder die Nase vorn, schliesslich
muss der Sprit mitgeschleppt werden und schränkt sonst die Sprenglast ein. Wohlgemerkt sind das "Einmal"- Triebwerke, da muss sich der Fertigungsaufwand schon lohnen, auch beim Militär.

@Joe: Ja die Videos sind wirklich interessant, allerdings kenne ich den internen Verdichteraufbau und bin davon nicht überzeugt.
Hinzu kommt die viel zu kleine Turbinenstufe... aber mal sehen, vielleicht ist das Design doch vielversprechend!

Das Turbinenrad ist rohfertig und muss noch auf Endmaß gedreht werden. Zusätzlich wird das Rad noch gestrahlt und
mit Aluspray behandelt, um die Zunderbeständigkeit zu erhöhen.

ohhh...lecker!! Honig auf's Butterbrot...
Aus welchem Material hast Du's nun gefertigt?
Sieht toll aus.

Gruss
Joe

Danke! Das Rad ist aus 1.4571 gefertigt (CrNiMoTi). Das Material ist relativ warmfest, aber gleichzeitig zäh. Das hat den großen
Vorteil, daß bei den ersten Tests eine Überlastung nicht gleich zum Schaufelbruch führt.

Das Turbinenleitsystem entsteht so langsam. Die Schaufeln sind aus dem Vollen aus hitzebeständigem 1.4828 gefräst und werden an der Aussenkante mit dem Mantel verschweisst, danach folgt das Ausdrehen auf Sollmaß. Anschliessend wird das Innenteil ausgedreht und die Löcher für die Befestigung des Wellentunnels gebohrt.

So siehts dann fertig aus, das Turbinenrad wird allerdings noch feingedreht.

So sieht das grobe Innenleben jetzt aus, allerdings noch mit alten Stufen 3 und 4, die nicht eingesetzt werden.
Das Leitsystem wird relativ aufwendig gefräst und ist für die erste Stufe bereits fertig und eingebaut, die anderen Stufen folgen.

Das sieht doch schon sehr gut aus. Bei der Brennkammer hatte wohl Alfred Kittelberger seine Finger im Spiel :-)

Mfg Sven