Fantriebwerksthread zur Anregung und gemeinsamen Ideenfindung

Hi Leute,


Wohlverstanden der 120mm Fan war für den 52mm Verdichter gedacht, wo es rund <80mm Gehäusedurchmesser geben wird.

Da das CAD-Zeichnen auch recht aufwändig und zeitraubend ist, müssten wir uns mal für einige Details entscheiden. Wenn ich Vollzeit daran arbeiten könnte wärs ja keine Sache,verschiedene Vorschläge zu posten.

Was mit dem 67mm Verdichter passiert ist noch offen, klar ist dass damit ein schon relativ leistungsstarker Treiber entsteht und der Flieger entsprechend gross sein muss. Mit dem 52er kann die übliche Trainerklasse befeuert werden...

Ein Vorschlag wäre es, vom einen Triebwerk Erfahrungen in das nächste (mit dem 67 oder 52er) einfliessen zu lassen.

Der Aft-Fan steht natürlich auch noch zur Debatte, bin aber nicht so begeistert von ihm. Es entstehen die grossen Wärmespannungen und an diesem einen Laufrad wird es vermutlich mehr Arbeit geben als mir lieb ist. Die Grossen sind ja auch aus einem Grund davon abgekommen. Interessant wärs aber allemal...


Gruss
Johannes

In dem fall dendiere ich eher zum ersten aufbau des "großen", da diese tendenziell unkritischer laufen als die kleinen (Siehe Entwicklungsprobleme bei MW54 und allen "klonen", Frank Mini, Lamberts mini-palette....).

Spunki: So was rentiert sich aufgrund der enormen fertigungskosten (Werkzeug) nur für echte großserien. Ausserdem weiß ich nicht inwiefern das senkgeschmiede mit den hohen umlenkungen im Alu zurecht kommt.....

Gruß
Hank

>>Der Aft-Fan steht natürlich auch noch zur Debatte<<

>>Der Aft-Fan steht natürlich auch noch zur Debatte<<

@Johannes

Hätte da noch eine absolut absurde Vorstellung, den "Aft-Fan" einfach nach "vor" setzen




Grüße Spunki

PS: das "rote" Zeugs wär eine "Magnetrutschkupplung", vergesst es

ich denke, bei AFT macht es kaum Sinn den nach Vorne zu setzen. Ich frage mich eher: was macht eigentlcih die klassische 2-Wellenlösung mit Hohlwelle ? gibt es da schon Fortschritte? Wenn es da Lösungen gibt würde ich mich dazu bereiterklären den Fan zu bauen, egal ob Alu-CNC oder CfK.

Gruß
brosi

Aft-Fan nach vorne verlegen ...

Aft-Fan nach vorne verlegen ...

Wär lediglich optisch "scaler", sprich ansprechender und wär ne Möglichkeit den "Heißteil" (Lager, etc.) vom "Kaltteil" zu trennen ...

Weiters ließe sich durch geringes axiales Verschieben des vorderen Fans das Teil ein- bzw. auskuppeln, sprich das übertragene Drehmoment (und somit auch die Fandrehzahl über Drehzahlschlupf) an das Kerntriebwerk stufenlos anpassen ...

Aber wie gesagt, völlig absurd, also vergesst es!


Grüße Spunki

Andreas, so absurd ist die Idee gar nicht. Schliesslich wird nur aus wilden Ideen ein gutes Produkt. Stell Dir mal vor welche schiefen Blicke die erste Turbine von Ohain oder Whittle auf sich gezogen haben muss.

Hank, da schliess ich mich dir an mit der Grösse. Der Verdichter ist halt sehr leistungsfähig... Was die Flugerprobung angeht: hier findet sich bestimmt Jemand der seinen (grossen) Flieger zur Verfügung stellen würde (Kurt mit der Albatros )

Brosi, ich hab das Layout in meinem Kopf, die Schnittdarstellung bringe ich aber besser mal von Hand zu Papier. Genau wie Du sagst mit konzentrischen Wellen (ist zwar nichts weltbewegendes aber ich weiss wie man sie praktisch ohne Versatz drehen kann. Ich mach mir dann dieses Teil zur Aufgabe.)

Wie soll nun der Fan aussehen? Soll die Schaufel "esoterisch" gekrümmt sein oder ein simples Kreisbogenprofil?
Hat Jemand eine Idee, wie man die wurzelnahe Region der Fanschaufeln in Verbindung mit dem Radialverdichter-Einlass als "Vorverdichter" nutzen kann? Das FJ44 hat ja eine einzige Axialboosterstufe, da ist die Luftführung weniger das Problem. Wir müssen aber die axial strömende Luft die praktisch erst ab dem Durchmesser des Spinners strömt, verlustfrei in zentrumsnähe bringen. Längenmässig sind wir relativ frei, aber kompakt bleiben sollte es schon.

Gruss
Johannes

Mal ne sehr grobe Skizze...

Die Wellen sind ned eingezeichnet, die Abstände zwischen Turbinenrädern sind auch zu groß. Das Problem wird sein, die grosse Arbeitsturbine noch "in die Höhe" der Brennkammer zu bringen. Gut- hinten ist ohnehin Primärzone, von daher mach ich mir der Eindringluft wegen weniger Sorgen.

Die Frage ist auch nach dem Einlass, mit dieser geraden Variante dürfte der Spinnerdurchmesser nicht zu gross gewählt werden. Vorstellbar wäre auch ein S-förmiger Einlass, welcher aber mit Sicherheit mit mehr Verlusten behaftet ist. Auch muss das Getriebe noch Platz finden, ich denk mir dass es ohnehin fast im Fan drin laufen muss. Maxxon Motors ist jetzt am Daten verarbeiten um mal grobe Aussenabmessungen bekannt geben zu können.

Die Frage nach der Schmierung wurde noch nicht gestellt... Ich möchte gerne "mein" fast verlustfreies Ölsystem verwenden. Gibt wenig mehr Aufwand um die Lager herum, der Tank ist auch noch ein Knackpunkt und eine Ölpumpe ist notwendig. Sind ohne Öl rund 60g Mehrgewicht. (holt man mit Hohlwelle beim normalen Turbojet wieder raus) Die (kleine) Pumpe wird mit der Treibstoffpumpe parallel geschaltet.

Wo könnte man den Startermotor hin platzieren? Es ist zwingend notwendig, dass das Kerntriebwerk angetrieben wird. Scheint fast so dass er exzentrisch Platz finden muss.

Gruß
Johannes

Tabelle

Tabelle

Mahlzeit ihr "Ventilator"-Freaks

Hab

HIER

mal die Tabelle von Johannes. (Rechtsklich und Speichern unter)

Lese hier ja eifrig mit und muss von meinem Standpunkt zu Herstellung der Fanschaufel sagen, dass das Gesenkschmieden die wohl beste Methode ist. Verwendet man hochfestes Alu, so erreicht man durch den Schmiedegang sowohl die Formgebung, als auch einen Lösungsglüheffekt wegen der hohen Temperatur. Nach dem Kalt/Warmauslagern hat man die für Alu wohl bestmöglichste Festigkeit. Das Gesenk ist recht schnell gemacht.

Brauche nur eine .igs von den beiden Formhälften und schon futtert der Fräser den Werkzeugstahl weg

Hi Stefan,

danke fürs Onlinestellen. Was ich beim Schmieden als Problem seh: Wie willst Du den dickeren Querschnitt in Schaufelwurzelnähe realisieren? Bereits im Rohteil vorhanden ?

http://www.torringtonresearch.com/fancalc.html Interessantes Tool...


Gruß
Johannes

Da sehe ich nicht das Problem

Da sehe ich nicht das Problem

Zum einen kann man wie du schon sagt das Rohteil grob vorformen, andererseits wird heisses Alu wie Butter (Siehe Strangpressen ). Mit genügend Druck sollte das Überflüssige Material aus der Form Quellen als würde man ne Zahnpastatube mit nem Panzer überrollen

Den Gesammtaufwand schätze ich vielfach geringer ein, als wenn man das Teil aus FVK macht. Zumal man dann auch geschwungene Formen einfach realisieren kann, was ich mir mit FVK recht kompliziert vorstelle (Faservolumen berechnen usw.) Berichtigt mich wenn ich mich irre....

Dann müsste aber auch jede einzelne Schaufel geschmiedet werden und eine ausreichend feste Aufnahme auf Radscheibe und Schaufel konstruiert werden... Da müsste man auch wieder fräsen?!

Im übrigen eine klasse Seite! http://www.engineeringtoolbox.com/

Gruß
Johannes

Hohlwellenproblematik

Hohlwellenproblematik

Ich amüsiere mich im Moment gerade ein wenig über die Probleme, die Ihr mit der Befestigung der Fanschaufeln zu haben glaubt (nichts für ungut...).

Bei der zweiwelligen, koaxialen Version gibt es leider ganz andere, sehr große Probleme. Kurt Schreckling hatte damit schon bei seiner "Ohdie 7" (oder welche Nummer es auch immer war) zu kämpfen. Und das ist der Nabendurchmesser der üblichen Turbolader-Verdichter. Möchte man nämlich ein WL-Triebwerk (auf das dann später vorne der Fan drauf kommt) mit Freifahrturbine und Hohlwelle bauen, dann muss man auf grund der biegekritischen Drehzahl der Freifahrturbinenwelle, diese möglichst dick auslegen. Das heißt aber auch, dass die Gasgeneratorwelle ein ziemlich dickes Loch haben muss. Das bedingt wieder einen großen Außendurchmesser und damit eine "ordentliche" Bohrung im Verdichterrad (natürlich auch in der Turbine, aber da kann man das eher realisieren, da man diese ja ggf. selber fertigen könnte). Meine Schätzung wäre ein Wellendurchmesser der inneren Welle von mindestens 7mm, eine Bohrung in der Gasgeneratorwelle von 8mm und ein Außendurchmesser dieser Welle am Verdichter von 11mm, damit man vorne noch ein Feingewinde draufschneiden kann und mindestens 1mm "unberührte" Materialstärke stehen bleibt. Dann könnte man z.B. die 6001er Lager von GRW im Gasgenerator einsetzen (12mm innen). Bleibt zu prüfen, wieviel Material dann an der Nabe des Verdichters noch übrig bleibt. Um sicher zu gehen, müsste man einen solchen modifizierten Verdichter eigentlich schleudern lassen, damit man nachher nicht eine böse Überraschung erlebt. Die Alternative wäre, einen modernen Verdichter direkt fräsen zu lassen. Dann ist man von den Durchmessern her völlig frei (sofern es die Aerodynamik zulässt natürlich...) und kann ihn auch optimiert auslegen (...viel Arbeit...). Auch kämen bessere Alulegierungen in Frage (aus Kostengründen will ich von Titan gar nicht reden).

Nun noch zum größenverhältnis von Fan und Turbine: Aus Wirkungsgradgründen solten Freifahrturbine und Fan keinen wesentlichen Größenunterschied haben. Damit eine Turbine möglichst effizient läuft, sollte sie möglichst mit Schallgeschwindigkeit angeströmt werden bzw. zumindest so schnell, wie es die Druckdifferenz eben ermöglicht. Das verlangt aber eine ebenfalls recht hohe Umfangsgeschwindigkeit. Da unser Fan aber wohl eher im Unterschallbereich laufen soll, müsste er eigentlich sogar einen kleineren Durchmesser als die Turbine haben. Alle großen Fans von Airlinern laufen daher transsonisch, womit sich bei korrekter Auslegung dann auch ganz ansehnliche Druckverhältnisse erreichen lassen. Das Stirnflächenverhältnis einer solchen Modellturbine wäre wahrscheinlich etwas lustig, und sie hätte aufgrund der erforderlichen Luftführung ein etwas rundliches "Hinterteil". Man darf sich bei der Auslegung eines Turbofan im Modellmassstab nicht an großen Exemplaren orientieren. Der Vergleich schon mit einem "kleinen großen" Tubofan, dem FJ-44, zeigt ,dass die Verhältnisse da anders sind: http://www.aircraftenginedesign.com/FJ44pics.html

Möchte man einen großen Fan und einen halbwegs anständigen Wirkungsgrad, dann hilft nur ein Getriebe. Und da kann ich Euch aus Erfahrung sagen, dass das nicht einfach ist...

Gruß,
Thomas

Kleine Bohrungen

Kleine Bohrungen

Hi Thomas,

mir ist das Problem schon bewusst, dass der Durchmesser begrenzt ist. Fraglich ist, wenn man das VR modifiziert, ob es die Tangentialspannungen aushält.
Sobald ich das Verdichterrad habe kann ich mehr sagen, ich weiss nicht wie gross die Bohrung ist. Vielleicht sogar grösser als 7mm.
Einen Vorteil bezüglich biegekritischer Drehzahl haben wir; nämlich eine kürzere Welle als zb die Ohdie7. Schreckling modifiziert sein Verdichterrad glaube ich auch, in seiner Konstruktion, oder?
Bei der grossen Version (67mm) ist ein Getriebe wohl oder übel Pflicht.


Gruss
Johannes

Verdichterrad

Verdichterrad

Hallo zusammen,

ich lese hier schon die ganze Zeit als Gast mit, weil mich das Thema Fantriebwerk auch sehr interessiert. Offensichtlich habe ich den Test beim Registrieren bestanden (hat einige Versuche gedauert, ist das eigentlich normal?), sodass ich jetzt auch auf Beiträge antworten kann.
Langer Rede kurzer Sinn, wenn es erfordelich ist, wegen des ungünstigen Nabenverhältnis ein Verdichterrad zu fräsen, könnte ich eventuell behilflich sein. Wir fräsen bei uns auf Arbeit Turboladerverdichterräder aus dem Vollen (Alu hochfest). Vorraussetzung wäre ein 3-D Modell, die Programmierung kann ich leider nicht mehr selbst machen, da die dafür notwendige Software damals von meiner Firma nicht gekauft wurde, sie setzt auf Unigraphics auf und wir verwenden Pro-Engineer. Aber ich habe da einen Ansprechpartner, müsste ich mal fragen was die Programmierung kostet.
Für das Anlasserproblem hätte ich auch eine Lösung. Bei Gelegenheit stelle ich mal ein Bild hier rein.

Gruß
Gunnar

Grüß Dich und willkommen bei RC-Network!



Vielen Dank für Deine Hilfestellung (und dies gleich im ersten Beitrag)! Ich bin mir sicher dass wir sie brauchen können.
Ich habe jetzt halt die Verdichterräder schon geordert, aber man kann ja so viel anderes damit anstellen

Jetzt wäre also noch die Frage nach einem Profi-CAD-Zeichner mit den von Dir genannten Dateiformaten/Programmen.

Eine grössere N1 Welle verwenden zu können würde die "Schwingungsprobleme" weitgehend lösen. Natürlich müssen wir die BK-Drehzahl nachrechnen und eine geeignete Geometrie wählen.

Gibt es denn bei Euch geeignete "Alltags"-Verdichterradlayouts die gute Daten liefern oder müssten wir alles von Grund auf konstruieren/berechnen? Für die Auslegung des Triebwerk brauchen wir natürlich Druck, Drehzahl und Durchsatz, ansonsten würde es keinen Sinn machen mit Rechnungen/Auslegung anzufangen.

Zeig mal Deine Idee mit dem Startermotor.


Schönes Wochenende

Gruß
Johannes


P.S. Stehe in Kontakt mit Maxon bezüglich Getriebe. Es scheint ein "Seriengetriebe" zu geben, das für unsere Anwendung (leider mit stark reduzierter Lebensdauer, also weit unter 1000h) zu passen scheint.

Pro-e hab steht zur verfügung

Pro-e hab steht zur verfügung

Hallo Johannes,

also wenn du ein V-Rad oder was auch immer konstruierst können wir das per data excange im Pro-e importieren, ein xxx.prt draus machen und das Ganze zurück zu Gunnar für die cnc-maschine, da sist nicht das problem, aber anfangen sollten wir mal.- also lasst uns mal ein paar Eintscheidungen treffen und los! Ich kann auch diverse teile in pro-e (wenn ich ne skizze o.ä.) habe konstrieren.

Gruss Thorsten

Hi Thorsten,


ja das stimmt - wir sollten loslegen. Es gibt aber einiges zu bestimmen. Ich mache heute noch eine Liste, vielleicht auch gleich mit den Arbeiten und der Zuteilung wer was macht? Kann sich ja dann jeder Einschreiben...

Mit dem Verdichterrad muss ich leider passen, weil dazu meine Wissen definitiv nicht ausreicht. Das Programm würde es hinkriegen aber ich nicht...


Ok, bis später also.

Melde mich nochmal.

Gruß
Johannes

Also...



Entscheidungen:

-Verdichterrad? (Garrett/Eigenbau)
-Startermotor (wo und wie?)
-Material Turbofan-Rotor (Alu, CFK, GFK, Mix?)
-Turbinenrad N2; Verwendung von Fertigteil (Abklärung Eignung!?)
-Turbinenrad N1; Herstellung?
-Turbinenleitsysteme; Herstellung?

Arbeiten:

Herstellung von

-Fan Rotor
-Fan Gehäuse plus Leitsystem (Streben)
-Triebwerkaussengehäuse (Kaltstromgehäuse) und Einlauflippe (composite)
-Getriebe (Maxon Motor)
-Verdichter
-Verdichterleitsystem
-Hohlwellen (Ich)
-diverse Drehteile (Muttern, Distanzhülsen, Wellentunnel)
-Kerntriebwerkgehäuse
-Brennkammer (Anfrage gesendet zum Bleche Lasern)
-Einspritzsystem (Ich)
-Leitungssystem (Öl, Treibstoff) (Ich)
-Turbinenräder
-Turbinenleitsystem (+Gehäuse)
-Schubdüse
-Einkauf / Organisation Rohmaterial
-Einkauf Fertig(norm)bauteile (Lager, Schrauben...) (Ich)

Sobald ich weiss, welche Abmessungen und Lieferzahlen das Verdichterrad hat (die Liefer-Daten vom Garrett sind ja schon bekannt) lege ich los mit dem Zeichnen im CAD. Wie gesagt, das braucht Zeit, ist aber an sich keine grosse Sache. Die komplizierten Teile sind Fan und Verdichterrad. Turbinenräder sind wegen der kurzen Schaufeln sehr einfach.

noch mal...

noch mal...

Hallo Johannes,

also vor der Liste eigentlich erstmal schreiben was wir bauen wollen:

Also wie ich das jetzt verstehe wollen wir ein zweiwellen Triebwerk bauen, wobei eine Welle die Kernturbine versorgt und die Zweite Welle mittels zweiten Turbinenrad den Fan antreibt. Es wird also die (Abgas)Strahlleistung zum Betrieb des Kerntriebwerks und des Fans genutz. Wird der (Rest)Abgasstrahl auch zum Vortieb Verwendung finden (sollen)?
Soll der Fan vorn oder als AFT Verwendung finden?

Fangen wir mit ner allg. skizze an?

Gruss Thorsten

Hi Thorsten


sorry - das Triebwerk eilt in meinem Gedächtnis schon vor..

Korrekt. Fan als Frontfan. Die Aftfan-Variante wäre auch interessant... Aber der
Aufwand ein solches Rad herzustellen bzw. zu berechnen ist einfach gross. Ausserdem wäre das Bypass-Verhältnis vielleicht "zu klein", sodass sich gar keine oder kaum nennenswerte Vorteile zum reinen Turbojet ergeben.

Der heisse Abgasstrahl wird auch einen Schubanteil leisten, in unserem Falle ja nicht unerwünscht.

Hast Du die Skizze weiter oben gesehen? Oder möchtest Du eine bessere?

Gruß
Johannes