Fantriebwerksthread zur Anregung und gemeinsamen Ideenfindung

Turbo-Tom schrieb:

Im Übrigen denke ich, dass man für einen kleinen Turbofan keine so "esoterisch" verbogenen Schaufeln braucht. Ein CF6 funktioniert auch sehr gut, und hat einen Fan, dessen Blätter zumindest in weiten Bereichen mit NACA-Profilen doch gewisse Ähnlichkeit haben.

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Ein CF6 ist aber auch schon über 50 Jahre alt, dort war die Technik halt noch nicht so weit. Warum soll man dann bei der Entwicklung eines Modelltriebwerks die Technik von vor über 50 Jahren übernehmen.
Wenn man sieht welche Schubkräfte recht kleine jedoch neue Triebwerke im Gegensatz zu den älteren großen Triebwerken machen, ist das schon erstaunlich. Ich z.B. arbeite im Neubau des PW6000 und bin erstaunt was das Triebwerk im Vergleich zu den alten größeren an Schub bringt. Auch das PW hat schon eine recht kompliziere Fan-Bladeform. Wie man z.B. bei dem GP7000 sieht, kann man aus Form der Fan-Blades ordentlich an Schub rausholen. Bin mir nicht mehr 100%ig sicher aber ich bin der Meinung das es hieß, dass durch diese komplizierte Form der Blades 1/3 mehr Schub im Gegensatz zu den geraden Blades (z.B. CF6) gewonnen wurde.

Morgen Zusammen


Ihr habt schon recht; die Frage ist wie Thomas schon sagte, ob sich der hohe Aufwand für die "esoterisch" verbogenen Schaufeln lohnt.
Wir verfügen halt trotz professionalität, die hier präsent ist, nicht über die Super-ultra-Verfahren wie die Grossen sie betreiben.

Wobei, mit Composite wäre nach entsprechender Herstellung der Form, eine solche Bauform durchaus möglich, oder, Brosi?

@Sebastian: Interessant, ist das PW6000 der neue 3-Weller von P&W?

@Thomas: Nachträglich Gratulation für Euer erfolgreiches Projekt! Wird es evtl. mal an einem Flugtag gezeigt? An welches Verfahren hast Du beim Aluminiumgiessen gedacht? Ich meinte dass das Giessen bei dünnwandigen Teilen recht problematisch ist.

Ich strebe einen Durchsatz des Fans von rund 1,14kg/s an; die erforderliche Wellenleistung deckt sich recht gut mit der zur Verfügung stehenden.

Gruß
Johannes

Hi Johannes,

nein das PW6000 ist ein Zweiwellen-Triebwerk, dieses wird für den A318 gebaut.



Und hier mal das GP7000 seht euch mal die Fan-Blades an!

JetAviation schrieb:

Morgen Zusammen


Wobei, mit Composite wäre nach entsprechender Herstellung der Form, eine solche Bauform durchaus möglich, oder, Brosi?

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moin,
Als Formenmaterial eignet sich hinsichtlich Aufwand/Kosten-Verhältnis Aluminium am besten. Andere Formbaustoffen, Ureol, etc. scheiden aufgrund der Stückzahl der zu produzierenden Teile und der Fertigungstemperaturen aus.
Was die Form angeht steht einer "esoterisch" gekrümmten Schaufel nichts im Weg. Was die Lastpfade im Blatt selbst angeht wäre ein gerades Blatt meines Erachtens nach einfacher zu reproduzieren. Aber allein von der Optik her würde ich den Aufwand tragen wollen

GRuß
Andreas

Hi,

@Sebastian: Achso! Das GP7000 sieht g**l aus. Die Schaufelform ist wohl den neusten Erkentnissen angepasst...


@Andreas: Da wir wohl nicht um eine Einzelblattbefestigung drumherum kommen, wäre es irgendwie möglich in das Blatt eine Art Prismaführung aus Aluminium oder ebenfalls Composite zu integrieren? Die Führung liesse sich ja theoretisch nachträglich fräsen; gibt es auch Schwindmasse oder lassen sich nach Deinem beschriebenen Verfahren auch präzise Flächen/Winkel realisieren?

So wie ich Deinen Postings entnehme, bist Du für die Fan-Blades dieses Projektes zu haben.. korrekt?

Gruß
Johannes

...

...

Hallo Freunde,

na da hab ich ja was losgetreten...

Johannes wie sieht´s denn aus, kannsz schon mal daten (3d) reinstellen?

Am besten wir treffen uns dann nach fertigstellung ;-) z.B. mal im sebtember in Greiz zum Testen treffen, gell ;-)

Und schön weitermachen!

Gruss Thorsten

Hi Thorsten,

Jepp, es lebt

Ich denke die Verdichter treffen nächste Woche ein... Bleibt ja noch offen was wir mit dem 67mm Rad anstellen!?

Dann gehts erst richtig los im CAD. Aber die restlichen Teile sind recht einfach zu konstruieren... Könnte alles 3D-Zeichnen bis auf das Verdichterrad. Soweit sind meine Fähigkeiten nicht Fortgeschritten bzw. der AD Inventor nicht optimal dafür geeignet. Gibt es hier Jemanden, der den Verdichter als 3D-Objekt konstruieren könnte in den weiter hinten genannten Datei-Formaten? Ich denke es reicht wenn der Verdichter nach Verdichter aussieht, wir müssen ihn ja nicht mehr herstellen (zum Glück). Kann dann die Aussenmaße bekanntgeben.

Morgen gibts nochmal ne CAD-Session; hoffe am Nachmittag kann ich den kompletten Fan präsentieren. Der Spinner wird etwas grösser -> Winkel werden angepasst.

Was jetzt ganz wichtig für die Auslegung mit einem Kohlefaserfan wäre, welche Zugfestigkeit erreicht das Material?? Was für eine Dichte hat es? (Alternativ Schaufelgewicht nach Herstellung) Ich kann Euch das Volumen der Schaufel mitteilen, mehr leider nicht wenn ich die Festigkeit nicht kenne (Fliehkraft) I denk wir dimensionieren die Schaufel so, dass der Schaufelfuss die schwächste Stelle bleibt...

Soweit von mir.

Gruß
Johannes


P.S. Klar, dann gibts ein RCN-Inventor (="Erfinder") Treffen mit Standlauf und Bier

meinst du so?

meinst du so?

Mal ne stunde nach Feierabend rumprobiert...

Hi Thorsten


Jepp, sieht guet aus. Nur würde ich das Innen-Prisma auf die Radscheibe setzen und das Aussen-Prisma an die Schaufel.

Ich poste gleich noch die Winkeltabelle zum Geschwindigkeitsplan...




Gruß
Johannes

Kohlefaser

Kohlefaser

High Tenacity: Dichte 1,78g/cm³, Zugfestigkeit 3500N/mm², E-Modul 235 kN/mm2
High Modulus: Dichte 1,84g/cm³, Zugfestigkeit 3600N/mm², E-Modul 474 kN/mm2

Endfestigkeit im Bauteil kommt auf verwendetes Harz, unidirektionalität der Fasern, Lunkerbildung, Temperung und diverse andere kleinigkeiten an....Rechne mit 1200-1500 und du bist sicher, auch bei feld wald und wiesenlaminat....

Gruß
Hank

PS: fasern auf schub ergeben katastrophale ergebnisse.....

Hallo Fans,

keine Ide von mir, sondern von Kurt Schreckling der hat einen Kalt-Hubschrauber mit 22 cmm³ Motor umgerüstet auf eine 66 er Turbine und jetzt der Clu, der Anrieb wurde nicht von der heißen Seite angetrieben, sondern eine Turbine die von der angesaugten Luft angetrieben wurde, trieb den Rotor über ein Getriebe an.
Der Witz ist, daß das Leitsystem und das Turbinenrad aus Sperrholz bestanden.
Mit CFK ließe sich da bestimmt noch einiges herauskitzeln.

Viel Glück zum weiterspinnen
von Alfred

Hi Hank,

danke für die Daten. Meinst Du mit "auf Schub katastrophal" dass das Laminat nicht für Zugbelastung geeignet ist?

1200N/mm2 wäre ja ein traumhafter Wert.


Das wäre eine Idee Alfred :-) Die Leistung ist leider beschränkt, aber sehr interessant. Sehr leicht könnte ich mir vorstellen.


Wie bring ich eine Excel-Tabelle hier rein? Muss ich da nen Bildschirmfoto machen??

Gruss
Johannes

Oh, doppelt

...für zugbelastung schon, aber bei Schubbelastung trägt m.E.das Harz die Lasten. Deshalb werden Laminate ja auch hauptsächlich auf Druck geprüft, da Zugbelastung i.d.R. den theoretischen WErten der Faser entspricht.

Achso! Verstehe... Also mit 1200N/mm2 brauchen wir uns wohl kaum mehr sorgen um die Drehzahl machen, es macht ohnehin keinen Sinn diese in astronomische Höhen zu treiben, irgendwann wird er unangenehm laut.

Es bleibt zu überlegen ob sich ein Getriebe überhaupt lohnt, denn der optimale Drehzahlbereich des Turbinenrads liegt ohnehin unterhalb von 80'000u/min.

@Thorsten: Kriegst Dein 3D-Objekt morgen Abend...


Gruß
Johannes

JetAviation schrieb:

Hi Hank,

danke für die Daten. Meinst Du mit "auf Schub katastrophal" dass das Laminat nicht für Zugbelastung geeignet ist?

1200N/mm2 wäre ja ein traumhafter Wert.


Das wäre eine Idee Alfred :-) Die Leistung ist leider beschränkt, aber sehr interessant. Sehr leicht könnte ich mir vorstellen.


Wie bring ich eine Excel-Tabelle hier rein? Muss ich da nen Bildschirmfoto machen??

Gruss
Johannes

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Kohleberechnungen sind nicht ganz Ohne. Auf druck halten die fasern fast nill, so das man "nahezu" harzfestigkeit annehmen kann. Hier kommt es davor jedoch zu einer art "faser-delamination", so dass das auch nicht ganz stimmt. Kohle auf schub tendiert also generell sehr schnell zu "zerfallen".
Auf zug ists sehr stark, wobei hier viele faktoren kommen, am wichtigsten wohl die belastete faserlänge. Hier ists ausschlaggebend ob der versagensmechanismus "herausziehen der faser" (kürzer als kritische faserlänge) oder "versagen der faser" (länger als kritische faserlänge) ist.
Wenn ich ein paar eckdaten der schaufel (querschnittsfläche der schaufel, schaufellänge usw) von dir bekomme, kann ich mal ne Überschlagungsrechnung anhand von standard R&G komponenten in der speziellen geometrie machen....

Gruss
Hank

Hi Hank,


Die "alte" Schaufel hat ein Volumen von 2966mm3; eine Länge von 45mm. Schaufelfuss Querschnitt 97mm2.

Die Daten sind nicht mehr aktuell, aber nicht weit vom neuen Design entfernt. Wenn Du nicht zweimal rechnen willst, musst Dich noch bis morgen Abend gedulden bis ich die neue Schaufel hab.


Danke schon mal!

Gruss
Johannes

Hallo Hank,
wenn Du gerne rechnen möchtest, hier ein paar Anhaltsdaten unserer Laminate:

Zug:
Festigkeit: 860 Mpa
Modul: 63 Gpa

ILS:
67 Mpa

Druck:
festigkeit 700 Mpa
Modul 60 Gpa

Schub:
Festigkeit 100 Mpa
Modul 4,3 Gpa

das sind die Anhaltswerte bei 57 % Fvg und RTM6 für ein 6K-Injectex mit 370g/m². Haltbar bis ca. 160 °C, Tg bei 183 °C.


Gruß
brosi

Hy Brosi

die temperatur dürfte kein faktor sein, ist ja noch keine verdichtung, und die massenkühlung/frischgaskühlung dürfte enorm sein.
Aber....du bist verhältnissmäßig niedrig auf zug und dafür überdurchschnittlich gut auf schub? Liegt das am harz, oder am fertigungsverfahren? Hast du ein Gewebe oder uni-direktionalgelege angesetzt? Die werte würden grob zu meinen werten für 45° gelege passen.....

Wenn ich mir die belastungen so anschaue, dann wäre vermutlich ein Gelege an der oberfläche für die aerodynamischen quer/zugkräfte, in verbindung mit einem reinen kovingkern für die rotatorische zugbelastung, am sinnvollsten. Wie die aufteilung am besten zu gestalten ist bzw ob dies überhaupt sinnvoll ist werden erste überschlagsrechnungen zeigen....

Hi,
die meist angegebenen "wunderbaren" Zugwerte gelten m.E. nur für reines UD hier habe ich ein "normales" Gewebe angenommen. Die sehr guten Schubwerte kommen aufgrund des Harzsystems RTM6.

Gelege lässt sich zwar gut rechnen und hat auch sehr gute Werte aufgrund der niedrigen Ondulation, aber ich gebe zu bedenken das die Schaufel hier nur die Größe eines Feuerzeuges hat. Das ist also ziemliche Fummelei. Bei der Verwendung von Gelege hat man an den Randbereichen in dieser geringen Größe deutliche Abweichungen des Soll-Faservolumengehaltes, da die meisten Gelege nicht sonderlich schubfest sind. Abhilfe schafft hier binderbeschichtetes Gelege oder schubfestes Gewebe. Ich muß mal sehen was ich bekommen kann. i.d.R. ist es 3k-T300er Fasermaterial.
GRuß
brosi