Kann ein Turbofan das Drehmoment aufrechterhalten, wenn er sich schnell dreht?

Ich gehe davon aus, dass die Drehzahl des Turbofan-Lüfters nur erhöht werden kann, wenn:

  • Einsatz modernster Strahltriebwerke (Airbus A380 und Boeing B747-800)
  • Verwendung eines magnetischen Getriebes, das mehr Drehmoment bei gleichem Gewicht verarbeiten kann
  • Lüfter- und Verdichterschaufeln sind verstärkt
  • Design dämpft und bringt den Überschallknall des Lüfters zum Schweigen
  • Der Motor ist so konstruiert, dass er ein Erlöschen der Flamme verhindert.

Unter der Annahme, dass die oben genannten Probleme gelöst sind und man die Lüfter- und Kompressorschaufeln so umgestalten konnte, dass sie mit dem 10-fachen ihrer aktuellen Drehzahl effizient sind, ohne die Nennleistung zu ändern:

  • Hätte der Motor genug Drehmoment und Leistung, um den Lüfter in Reiseflughöhe zu drehen?

  • Wie würde sich der Schub auswirken?

Mir ist nicht klar, was Ihre genaue Frage hier ist, aber es ist tatsächlich effizienter, den Lüfter mit einer niedrigeren Drehzahl zu betreiben als den Niederdruckkompressor und die zugehörigen Turbinenstufen. Deshalb gibt es den Getriebefan . Das bemerkenswerteste davon ist wahrscheinlich das P&W PW1000G .

Antworten (2)

Ein erster Gedanke ist, dass die Blätter bei 10-facher Drehzahl wahrscheinlich gut in Mach-Zahlen liegen würden, was sich negativ auf den Leistungsbedarf (dh insbesondere wesentlich mehr Drehmoment) zum Drehen des Lüfters auswirken würde, und was noch wichtiger ist die Lüfter würde bei diesen Geschwindigkeiten nicht effektiv sein. Es würde wahrscheinlich auch Klingenschäden durch das Laden geben.

Dies ist jedoch eine eher hypothetische Frage, bei der, wenn ein Motor dafür entwickelt würde, andere Geschäfte bei der Konstruktion eines Motors gemacht werden müssten. Das Ändern nur eines Teils eines Systems, wie z. B. eines Strahltriebwerks, verändert die Gesamtleistung normalerweise nicht günstig.

Die meisten High-Bypass-Turbolüfter haben eine Spitzengeschwindigkeit, die bei Höchstgeschwindigkeit nur leicht überschallt. Vielleicht mach 1.1, vielleicht etwas höher. Bei 10-facher Geschwindigkeit wären die Klingen Mach 11!
Ganz zu schweigen davon, dass die Steigung der Klingen viel zu groß wäre, selbst wenn sie nicht schmelzen würden, was sie tun würden.

Turbofans müssen sich nicht schneller drehen, sie müssen langsamer drehen, um die Geschwindigkeit der Lüfterspitzen zu begrenzen:

  • Der Kompressibilitätswiderstand ist kein guter Punkt, um Kraftstoff auszugeben.
  • Die Blattspannung ist eine quadratische Funktion der Drehzahl. Bei 10-facher Drehgeschwindigkeit ist die Blattspannung 100-mal höher. Der Schaufelfuß müsste bei heutiger Technologie 100-mal dicker sein.

Magnetgetriebe bestehen aus Permanentmagneten, schweren Klumpen aus magnetischem Eisen: keine gute Kombination mit 10x so schnellem Drehen. Mechanische Getriebe werden verwendet, um die Propeller in Turboprop-Triebwerken zu untersetzen, und Getriebefans verwenden mechanische Planetengetriebe, um die Geschwindigkeit der Lüfterflügel zu reduzieren.

Vielleicht werden magnetische Getriebe in Zukunft ihren Weg in Turbinenflugtriebwerke finden, wenn die Technologie ausgereift ist, aber im Moment erledigt das mechanische Getriebe die Arbeit. Sie reduzieren jedoch die Propeller- und Lüftergeschwindigkeit, statt sie 10-mal aufzurüsten.

Kann ein Turbofan das Drehmoment aufrechterhalten, wenn er sich schnell dreht?
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