Colani Pontresina

[steve]

Hallo Aloys,

die Schallgeschwindigkeit ist das Kriterium.
Um einen Flieger zu bewegen, muss die nach hinten geschobene Luft schneller sein, als der Flieger vorwärtsfliegt. (Schlupf etc.)
Das heißt, die Luft muss mit mehr als Mach 1 nach hinten geschoben werden, wenn der Flieger Mach 1 fliegen soll.
Angenommen, die Schallgeschwindigkeit beträgt in einer gewissen Höhe 1000 km/h, dann muss die Luft mit mehr als 1000 km/h (also Überschall) nach hinten geschoben werden. Dabei müssten die Blattspitzen des Propellers noch viel schneller sein.
Aber: in der Nähe der Schallgeschwindigkeit gelten andere Kriterien für die Profilform, es gibt Druckwellen, der Leistungsbedarf steigt stark an.
Unterschall-Propellerblätter funktionieren also nicht im Überschallbereich.

Wie fliegt man nun Überschall?

Dafür kann man sich helfen: man steigert die Grenze der Schallgeschwindigkeit im Bereich des Antriebs.

Folge: der Antrieb arbeitet immer noch im lokalen Unterschallbereich, der Flieger selber fliegt aber nahe am Überschallbereich, oder auch darüber.
Und wie steigert man lokal die Schallgeschwindigkeit? Man setzt die Luft in diesem Bereich unter Druck. Das heißt, der Propeller wird ummantelt, und Dank der Schaufelform kann der Druck gesteigert werden. Auch die Geschwindigkeit steigt. Die Luft im Triebwerk wird weiter komprimiert, sie strömt mit vielleicht 1500 km/h, und befindet sich dabei noch im Unterschall, während der Flieger mit knapp Überschall fliegt.

Ein Kompromiss für etwa 900 km/h Reisegeschwindigkeit wäre also ein großer Propeller, der leicht unter Druck gesetzte Luft für das Triebwerk vorbereitet und diesem zuführt. Das Triebwerk beschleunigt dann nochmals die Luft unter noch mehr Druck. Somit kann der Flieger der Schallgrenze schon recht nahe kommen. (Man sieht diesen Fan, -oder Bläser- bei den Linienflugzeugen, sie sind wirtschaftlicher als reine Strahltriebwerke, wie sie z.B. in den Kampfflugzeugen zum Einsatz kommen. Dafür können die Kampfflugzeuge auch deutlich mehr als Mach 1 fliegen, allerdings steigt der Verbrauch stark an).

Nochmal: man kann mit einem "offenen" normalen Propeller kaum Mach 0,9 fliegen.

Klaus.

Hallo Klaus,
nicht der Druck wird gesteigert, sondern die Geschwindigkeit. Dazu wird durch den von Dir beschriebenen Effekt der Druck reduziert. Für eine Druckreduzierung kann man sich mit einer Ummantelung behelfen oder mit einem erhöhten Rumpfquerschnitt hinter dem Prop - und so kommt es, dass jede prop-getriebene Me163 immer schneller ist, als nach den Auslegungsdaten des Props möglich.

...oder - wie heißt es doch so treffend: Geschwindigkeit ist keine Hexerei

Grüsse

 

[Klaus Jakob]

Drucksteigerung

Drucksteigerung

Hallo Steve,

doch doch, der Druck wird gesteigert, aber auch die Geschwindigkeit.

Ohne Drucksteigerung keine Erhöhung der Schallgeschwindigkeit. Ohne Erhöhung der Schallgeschwindigkeit kann man nicht mit mehr als Mach 1 fliegen, hatte im obigen Beitrag versucht, die Logik zu erklären.

Ich weiß aber, woher Deine Einschätzung kommt:
-Du meinst, mit der Geschwindigkeitszunahme muss der Druck fallen. Das ist der übliche Reflex. Stimmt auch im "Normalfall" (Bernoulli).
http://de.wikipedia.org/wiki/Strömung_nach_Bernoulli_und_Venturi

-im Fan jedoch geht man einen Schritt weiter: durch die Energiezufuhr im Fan wird sowohl der Druck als auch die Geschwindigkeit gesteigert. Dazu werden die einzelnen Schaufeln zueinander diffusorförmig ausgerichtet, das bringt den Druckaufbau. Wenn sich die Schaufeln die Luft holen, wird die Luft einerseits "nach hinten geschaufelt", aber gleichzeitig durch diese diffusorförmigen Zwischenräume abgebremst (=Druckaufbau). Wie gesagt, wir haben ja eine Energiezufuhr durch die Welle, drum wird Bernoulli "überlagert".
-der Fan bläst nun wie ein Propeller eine große Luftmenge um das Triebwerk herum, diese Luft hat aber einen höheren Druck als Propellerluft, und hat eine höhere Schallgrenze als die Umgebungsluft. Sie bewegt sich mit weniger als Mach 1, aber dennoch mit mehr als 1000 km/h.

Die Drucksteigerung ist der Trick, bitte gründlich verstehen!
http://de.wikipedia.org/wiki/Mantelstromtriebwerk

-ein Teil der Luft wird in das Triebwerk geleitet, in den Verdichter (=Kompressor). Hier wird genauso weitergemacht, allerdings wird noch mehr Wert auf die Drucksteigerung gelegt, die Brennkammer braucht den Druck für die Verbrennung, wie ein Kolbenmotor seine Verdichtung.
-Nebenbei: die Statorstufen zwischen den Rotorstufen sind ebenfalls diffusorförmig angeordnet. Sie steigern den Druck nochmal, und glätten den Drall, den der Rotor der Luft zugeführt hat.

Beste Grüße

Klaus.

 

[FamZim]

Hi

Bewiesen ist doch, das Flugzeuge mit ihren Tragfläche an der frischen Luft mit Überschall fliegen können.
Sie werden auch von den Tragflächen getragen, die ein dafür geeignetes Profiel haben.
Ein Prop ist da nichts anderes als eine Fläche die Auftrieb erzeugt, mit Verwendung als Antrieb oder Schub.
Das Profiel muß nur für Überschall geeignet sein, und zwar auf ganzer Länge, der Spinner macht ja auch schon Überschall.
Ich sehe da kein Problem .

Gruß Aloys.

 

[Klaus Jakob]

Hallo Aloys,

bitte meine obigen Beiträge nochmals lesen. Versuch bitte die Kernaussage zu verstehen.

Klar, Profile müssen, wenn sie mehr als Mach 1 schnell sein sollen, dafür geeignet sein. Sind sie dann auch.
Aber: fliegen im Überschall kostet enorm Leistung. Propellerschaufeln im Überschallbereich zu bewegen, wäre nicht wirtschaftlich. Braucht man auch nicht.
Was ich hier versuche, ist Folgendes klarzumachen:
-das Triebwerk arbeitet im Unterschallbereich
-das Flugzeug fliegt dennoch im Überschallbereich, (oder kurz darunter, wie ich es in den vorigen Posts der Einfachheit halber erklärt habe).

Den Trick, wie das erreicht wird, habe ich oben erklärt. So trivial, wie Du Dir das vorstellst, Aloys, ist es nämlich nicht.

Beste Grüße,
Klaus.

 

[FamZim]

Hi

Ich versuche immer auf dem Boden der Tatsachen zu bleiben
Und das ist, das am Erd-Equator, schon über Mach 1, die gesammte Atmosphäre dreht -- und -- nix ist !
Das Problem ist ja nicht die tatsächliche Geschwindigkeit, sondern die plötzliche Änderung dieser, und damit der schlagartigen Beschleunigung, oder Abbremsung.
Das mag die Luft eben nicht, und macht es auch nicht mit !
Wenn ein Flugzeug nun schon Mach 2 oder mehr fliegt, ist die Abgasgeschwindigkeit doch weit aus höher, denke ich, so Mach 3 bis 4 ?
Und die Schaufeln der Abgasturbine die den Kompressor antreiben, werden ? nicht mit Überschall belästigt ?, selbst Dampfturbinen haben so hohe Geschwindigkeiten, (4 Meter D und 3 000 U/min), da hab ich aber noch viele Fragen .

Gruß Aloys.

 

[Eckart Müller]

Liebe Leute, ich bitte Euch, das Thema heißt COLANI PONTRESINA und nicht WIE FUNKTIONIEREN TRIEBWERKE IM ÜBERSCHALLFLUG!
Also, zurück zum Kernthema. Bezüglich Überschall, Triebwerk und Propeller möchte ich hier nichts mehr lesen. Insbesondere wenn plausible Erläuterungen offensichtlich nicht zur Kenntnis genommen werden ist es eh überflüssig! Ihr könnt ja gegebenfalls einen neuen Thread zum Thema aufmachen.

Das ist ein freundlicher Hinweis des Moderators. Ich hoffe, er wird verstanden!

Gruß
Eckart

 

[Klaus Jakob]

Insbesondere wenn plausible Erläuterungen offensichtlich nicht zur Kenntnis genommen werden ist es eh überflüssig!
Gruß
Eckart

Danke Eckart.
Ich halte mich zurück.
Grüße.
Klaus.