Thema verstellbare Schubdüse....

[Martin Seehafer]

...die müsste doch auch bei unseren Turbinen Vorteile haben.
Meines Wissens landen Kampfjets auf Flugzeugträgern nicht mit gedrosseltem Triebwerk, sondern mit erhöhter Leistung und voll geöffneten Schubdüsen. Im Falle des Durchstartens verengt sich die Düse und somit steht sofort wieder Schub zur Verfügung.
Das wär doch auch was für uns.
Konstruktiv dürfte es kein grosses Problem sein, eine verstellbare Düse zu bauen - man könnte auch (wie bei der X-31) 3 Klappen am Abgasstrahl anlegen, die im Normalflug geschlossen sind oder für den Schubvektor benutzt werden. Zur Landung könnte man dann alle auseinanderfahren, das wirkt wie ein Diffusor/Speedbrake.
Von der Abstimmung Turbine/ECU dürfte es ja kein Problem geben, solange man die Düse im geschlossenen Zustand soweit geöffnet lässt, wie es im Original Serie ist. Eine Vollöffnung würde ja eher für eine Senkung der Temperaturen sorgen, nicht wahr?
Natürlich geht das nur bei Fliegern ohne Schubrohr
Was haltet Ihr davon ?

 

[Spunki]

Hallo Martin

>>Im Falle des Durchstartens verengt sich die Düse und somit steht sofort wieder Schub zur Verfügung.<<

Gleichzeitig wird aber der Nachbrenner gezündet und es entsteht Überschallströmung bei der sich die Schubdüse in einer gewissen Form verengen muß [Laval-Düse] ... die Überschallstömung ist an den Mach-Diamanten schön zu erkennen ...

Im Unterschallbereich, also bei unseren Triebwerken bedeutet eine Verengung der Schubdüse eine Verminderung des [Stand-]Schubes und eine Erhöhung der Strahlgeschwindigkeit ...

Interessantes zum Thema Triebwerke: http://www.wb-on.de/Galerie/Artikel/antriebe.pdf

Grüße Spunki

 

[Martin Seehafer]

Hallo Spunki,
hab' grad de Artikel von Dir gelesen.
Der war sehr informativ, einiges wusste ich auch noch nicht.
Aber da wird das Turbojet-Triebwerk im Zusammenhang mit Überschallanforderungen beschrieben, wogegen unsere Turbinen ja (bis auf ein paar AMTs) im Unterschall arbeiten.
Es sind halt Zwitter, die Anleihen bei verschiedenen Triebwerksarten machen.
Ich sehe bei mir an der Simjet auch 'nur' eine konvergente Unterschalldüse.
Das mit dem zündenden Nachbrenner ist ein Argument und die Schubdüsenverstellung zur Anpassung des Triebwerks an verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten ist auch verständlich.

Wenn ich jetzt aber den äusseren Ring der Schubdüse in 2 Teile zerlege, diese so aufklappbar mache, dass der äussere Ring im aufgeklappten Zustand an Durchmesser zunimmt anstelle abzunehmen, dann habe ich doch keine die Luftströmung beschleunigende Düse mehr, sondern einen Diffusor.
D.h. dass die ausströmenden Gase langsamer sind und für gleichen Schub bei geöffneter Düse mehr Drehzahl vorhanden sein muss.
Schliesst man die Düse wieder, so steht wieder der zur Drehzahl passende Schub zur verfügung, und zwar schlagartig.
Der Eingriff für ein solches Experiment ist ja nicht sehr gross, da bietet sich ein Versuch an...
Hat eigentlich schon mal einer seine Bine ohne Schubdüse betrieben und kann was darüber sagen?
Eigentlich müsste sie dann doch 'ne Ecke weniger Schub haben, oder?

Das wär doch auch ne nette Sache für den Reaper, da er ja auch sowas wie einen Restschubvernichter gebrauchen könnte.

 

[Eberhard Mauk]

Hallo,
ich denke das ein verschiebbarer Innenkegel in der Düse eine einfachere Lösung wäre.
Da die Schubdüse auf den letzten halben mm Durchmesser im Querschnit an den jeweiligen Turbinentyp angepasst wird und schon 1 mm größer deutlich den Vollastschub und die Temperatur reduziert aber gleichzeitig das Beschleunigungsverhalten verbessert, sollte das reichen um bei quasi erhöhter Leerlaufleistung den Querschnitt zur Schubvernichtung größer
zu machen. Alternativ wird wohl auch ein verschiebbarer Außenring gehen.

Das Problem bei wie auch immer gearteten geteilten Schubdüsen wird das Abdichten gegen den Gasdruck in der Düse sein, der die Heißgase automatisch durch jeden noch so kleinen Spalt drücken wird. Hab das mal bei Nacht am Ausenring einer Düse gesehen, welch scharfer blauer Abgasstrahl da raus kam. Das Teil war ein bischen verzogen, das hat gereicht die Abgase gingen da Locker um zwei innenliegende Ecken und traten im 90 Grad Winkel ab etwa 3/4 Last seitlich aus.
Ist auch ein eleganter Weg um nen Flieger abzufackeln.

Bevor ich da aber viel Aufwand treiben würde würde ich zuerst mal bei abgebauter Düse den Restschub im Vergleich mit Düse messen, da die Düse auf Vollast angepasst ist, dürfte im Teillastbereich kaum eine echte Veränderung da sein, da hier der Düsenquerschnitt eh zu groß sein wird und der Rest/Teillastschub mit und ohne Düse gleich sein kann, dann brauchts ne richtige Schubumkehr.
Zum Bremsen bestimmt ganz nett.

Gruß
Eberhard

 

[GaMbIt]

Hallo zusammen,
ich habe mir auch schon mal Gedanken über so etwas gemacht... Nur dass ich weder einen Jet habe, noch richtig fliegen kann und obendrein mir das Geld für solche Spielereien fehlt

Eine Modellturbine hat doch eigentlich einen nicht angetriebenen "Mantelstrom" ähnlich eines Turbo-Fan Triebwerks der nach der Austritts-Düse des Triebwerks je nach Einbau zum Teil in das Schubrohr geleitet wird was wiederum zu einer abkühlung des Abgasstrahl führt. Zumindest im Schubrohr.
Sollte jetzt das Schubrohr "passend" auf den äusseren Gehäusering der Turbine aufgesteckt, verschweisst oder geschraubt werden damit keine Luft aus dem "Mantelstrom" angesaugt wird verlangsamen sich doch die austretenden Abgase wegen des vergrösserten Querschnittes des Schubrohrs.
Wird jetzt gegen Ende des Schubrohrs der Querschnitt verringert stimmen doch die Druckverhältnisse im Schubrohr nicht mehr und eine enorme Hitzeentwicklung im Schubrohr wäre die Folge ohne auch nur einen Nutzen an Schub oder Strahlgeschwindigkeit zu haben...

Man müsste direkt am Triebwerk den Auslass verlängern und diesen ein kleines stück mit gleichbleibendem Querschnitt halten um dann daran wiederum dicht abgeschlossen, mit einem verstellbaren Diffusor die Ausströmgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern und den Schub vom "normalen" Niveau mit einem Öffnen des Diffusors zu erhöhen..

So meine Überlegung.
Macht das Sinn ???

 

[Martin Seehafer]

@Gambit
Wenn ich Dich richtig verstanden habe, hast Du das jetzt mal für den Anwendungsfall mit Schubrohr durchgedacht.
Ich sehe das ähnlich wie Du, nämlich dass es so wenig Sinn machen würde. Das Schubrohr wäre wohl thermisch zu stark belastet.
Kühlen könnte man ein geschlossenes Schubrohr eigentlich nur mit zugeführter Verdichterluft.
Es wär dann wahrscheinlich noch ein wenig mehr Schub zu erwarten, das Mehrgewicht würde ihn aber wohl wieder auffressen.
Genau so wäre wohl eine Wassereinspritzung denkbar - bei unserer Grossturbine im Kraftwerk wird das zu Stickoxidminderung gemacht und bringt nebenbei noch Leistung...
Aber diese Veränderungen steigern den Schub und verringern ihn nicht, daher bringts in meinem Sinne nix.

@Eberhard
Danke für Deine konstruktiven Gedanken.
Es wäre wohl wirklich das einfachste, mal den Restschub ohne Düse zu messen.
Derzeit warte ich noch auf 'ne neue ECU und dann werde ichs mal probieren.
Interessant finde ich diese Modifikation gerade deshalb, weil ich damit Restschub vernichten und gleichzeitig im Durchstartfall bessere Chancen habe. Zwei Fliegen mit einer Klappe (Düse), das wär schon was...

 

[Alfredki]

Hallo Jetis,
an alle die sich sofort daran machen und verstellbare Schubdüsen bauen zur Information:
Beim Nachbrennerbetrieb ist die Schubdüse geöffnet und im Normalflug wird sie zugezogen um die Abagsstrahgeschwindigkeit zu erhöhen.

MfG
Alfred Kittelberger

 

[Eberhard Mauk]

Hallo Alfred,
weis er und wir, er will aber nicht die Leistung anheben, sondern den Restschub im Leerlauf und Teillastbereich verringern und das Beschleunigungsverhalten bzw. den schnellen Schubaufbau durch schließen der Düse bei ner vorgewählten Drehzahl bewirken. Vermutlich um das vergleichsweise langsame normale Beschleunigungs/Ansprechverhalten der Binen auszutriksen.
Ich vermute mal er arbeitet da auf ein spektakuläres 3D fliegen hin. Kann mich aber auch Täuschen

@ Martin,
pass aber auf, das dirs net so geht wie bei den
F 104 da ging im Teillastbereich durch technischen Fehler die Düse auf, und bis die Piloten gemerkt hatten, das sie zu langsam waren blieb nur noch Aussteigen oder Bruch.

Gruß
Eberhard

[ 27. Mai 2004, 23:51: Beitrag editiert von: Eberhard Mauk ]

 

[Martin Seehafer]

Genau: Weniger Restschub und von untenraus besseres Ansprechverhalten.
Mein Reaper soll irre gleiten und sich fast schon mit dem Restschub in der Luft halten können.
Nebenbei hört man auch, dass eine Bine auch schon mal 4-5s braucht, bis sie auf Vollschub kommt.
Da wird es einem als Rookie doch ein wenig mulmig und man macht sich weniger Gedanken um 3D als um verbesserte Steuerbarkeit des Aggregats
Natürlich wären viele Anwendungen denkbar, wenn sich diese Art der Strahlbeeinflussung als praktikabel erweist.
Ich würde mir das Öffnen der Düse auf einen Taster legen. Im Landeanflug drücken bis zur Landung - falls durchstarten angesagt ist, einfach loslassen und man hat sofort mehr Schub (hoffentlich ohne den Starfighter zu machen )

Über das mechanische Wie mache ich mir noch Gedanken. Richtig, Strahlabdichtung ist ein Thema, daher wär es mir am liebsten, die Düse durch axiales Verschieben der Bauteile zu verändern. Ist auch sehr einfach zu machen, aber ob es effektiv genug ist, bleibt die Frage.
Mehrere Segmente (Lamellen) sind schwieriger zu beherrschen (Bewegung und Dichtigkeit) aber wohl effektiver, da der erreichbare Öffnungswinkel grösser ist.
In meinen Augen wäre eine 2-Segment-Lösung wohl das Beste:
Äussere Düse aufteilen in 2 halbrunde Teile, die auseinanderklappen können. Ein Segment hat Übermass und überdeckt (dichtet) so den Spalt.
Wichtig ist auch eine betriebssichere Mechanik, sonst hat man auf einmal eine Vektorsteuerung, die das Fliegen bestimmt nicht leichter macht

 

[Spunki]

Guten Morgen Jungs

Ziel dieser Diskussion ist es bei hochgefahrener Turbine diese mit möglichst wenig Restschub zu betreiben um ihn dann doch falls notwenig ohne Verzögerung zur Verfügung zu haben.

Verstellbare Schubdüsen sehe ich für uns als problematisch an da konstruktiv nicht einfach und werkstofftechnisch im heißen Bereich ...

Zäumen wir doch das Pferd von der anderen Seite her auf, nämlich von der Ansaugseite!

Von Schubmessversuchen wissen wir daß bei zu kleinen Lufteinlässen im Rumpf die Bine bei gleicher Drehzahl gleich mal um einen halben kg weniger schiebt ... genauso in höheren Lagen bei dünnerer aber auch bei wärmerer Luft ...

Denkbar wäre jetzt vor der Turbine ein saugfester Ansaugduct bei dem die Luftmenge mittels Drehklappe geregelt werden kann, also im Prinzip ähnlich einer Vergaserklappe ... damit würden wir der Turbine Luftknappheit bescheren und bei gleicher Drehzahl dementsprechend weniger Schub ...

Fraglich ist jetzt nur wie schnell die Regelelektronik beim plötzlichen Öffnen der Klappe die Spritmenge nachregelt damit der volle Schub wieder zur Verfügung steht ...

Einen Versuch wär es wert ...

Grüße Spunki

 

[H.-Christian Effelsberg]

Hallo,

Denkbar wäre jetzt vor der Turbine ein saugfester Ansaugduct bei dem die Luftmenge mittels Drehklappe geregelt werden kann, also im Prinzip ähnlich einer Vergaserklappe ... damit würden wir der Turbine Luftknappheit bescheren und bei gleicher Drehzahl dementsprechend weniger Schub

ich glaube, das geht nicht, denn was regelt unsere Elektronik, doch nur die Drehzahl über die Spritmenge, wobei dann noch bei zu hoher Temperatur eine Notabschaltung erfolgt.
Wenn ich nun die Verdichterluft verringere, versucht doch die Elektronik die Drehzahl zu halten, was hätten wir dann, zuviel Sprit in der Brennkammer und damit eine um einiges erhöhte Abgastemperatur, evtl. sogar geht die Brennkammer über den Jordan.
Anderseits braucht der Verdichter bei geringerem Querschnitt weniger Kraft, also weniger Kraftstoff für die Biene, um die Drehzahl zu halten,
ich denke mal, dem Verdichter die Luft zu nehmen funktioniert nicht.
Christian

[ 28. Mai 2004, 12:22: Beitrag editiert von: ceffi ]

 

[Spunki]

Hallo Christian

Nimm mal einen handelsüblichen Staubsauger und halt ihm vorne einfach mal die Saugdüse zu ... was passiert?: 1. kommt hinten weniger Luft raus und 2. heult der Motor auf, sprich die Drehzahl steigt ... ist auch ganz logisch da der "Verdichter" bei gleichbleibender Energiezufuhr (Sprit) nun weniger Arbeit (sprich Massendurchsatz) bewerkstelligen muss!

In unserem Fall Turbine gäbe es jetzt 3 Möglichkeiten:

1. Der Schub sinkt, die Drehzahl steigt ebenfalls und die ECU regelt die Spritmenge zurück

2. Schub sinkt, Drehzahl bleibt aber in etwa gleich da das Turbinenrad nun weniger Luftmenge abbekommt, die Temperatur steigt da mehr Sprit und weniger Luft

3. Schub sinkt, Drehzahl fällt, ECU erhöht Spritzufuhr, Temp steigt ...

Das "Luftmangel" bei gleicher Drehzahl (zb. 120.000) Einfluss auf den Schub hat konnten wir konkret nachmessen, nach Öffnen einer 20x20cm Rumpfabdeckung stieg der Schub um 500g an ...

Vielleicht könnte ja einer von Euch mal den Einlauf seiner Turbine langsam und kontinuierlich abdecken, bei Turbinen ohne E-Starter mit einer Stahlspachtel die man seitlich langsam über den Einlauf schiebt sicher leicht zu bewerkstelligen ... dann Temperatur, Drehzahl und Schub im Auge behalten ...

Grüße Spunki

 

[Martin Seehafer]

Das mit dem Abdecken der Ansaugseite Ansaugseite kann gefährlich werden.
Du betreibst den Verdichter dann ja ausserhalb seiner Kennlinie, was zum Strömungsabriss im Verdichter führen kann. Bei Grossturbinen ist das gefürchtet und man hat dazu extra Pumpverhütungsventile, die gerade diesen Betriebszustand vermeiden sollen.
[Verdichterpumpen: Pulsierender Strömungsabriss, tritt bei mehrstufigen Verdichtern in Form von entgegengesetzt der Drehrichtung um die Achse laufenden Druckstössen in mehrfacher Drehgeschwindigkeit der Verdichterdrehzahl auf, wenn diese ausserhalb ihrer Kennlinie betrieben werden. Erzeugt sehr hohe Materialbelastungen, die nach längerer Zeit zur Zerstörung des Verdichters führen.]
Ok, wir haben einstufige Verdichter, aber das macht es nicht zwingend ungefährlicher.
Man kann diesen Zustand mit kavitierenden Kreiselpumpen vergleichen, die überleben das auch nicht lange.
Also da wär ich sehr vorsichtig...

Die verstellbare Düse ist garnicht soo schwer zu bauen, da sie nur im geschlossenen Zustand 'perfekt' sein muss. Wenn man die z.B. zwei Hälften auseinanderklappt, müsste nur durch überlappungen der Hälften sichergestellt werden, dass keine heissen Gase an den Flieger kommen.
Alfred Frank baut seine laut Homepage aus 0.5mm V2A - da wäre auch dranzukommen. Du brauchst kein Inconel, 13CrMo22 oder gar austenitische Stähle für sowas, die Tenperaturen sind da nicht so hoch.
Ich werde mir jedenfalls vonner Arbeit mal 0.5er VA mitbringen und dann mal schauen.
Oder ich spreche mit unseren Metallern - die sind für eine kleine Bestechung sicher auch für den Bau einer neuen, verstellbaren Düse zu haben.

 

[Lotharzi]

Schubumkehr

Schubumkehr

http://www.myvideo.de/watch/6035890/Schubumkehr

 

[markus33]

Schubvernichter

Schubvernichter

.. hehe die Hamburger... Sehe ich da Alfred´s Schubvernichter in doppelter Ausführung?

Das müsste für die Monstermühlen von Julius genau richtig sein. Etwas die Form verändern und es sind Scale "Töpfe" für den Klappdrachen. Sogar mit Scale Funktion.