Als ich mir die Geschichte der Düsentriebwerke ansah, bemerkte ich, dass die Briten zuerst Zentrifugaltriebwerke herstellten, die Deutschen jedoch direkt zu Axialtriebwerken übergingen.
Welche Art ist einfacher, wenn überhaupt? Damit meine ich, welcher Typ ist einfacher zu entwerfen und herzustellen? Soweit ich das beurteilen kann, scheinen sie sehr ähnliche Teile rotierender Maschinen zu sein, nur die Kompressorschaufeln sind unterschiedlich geformt und der Luftstrom folgt einem anderen Weg.
Sind die Gleichungen der Zentrifugalströmung irgendwie viel komplexer als die Axialströmung oder umgekehrt? Unterscheiden sich die Wellenlager des einen stark von denen des anderen? Gibt es schwierigere geometrische Probleme der Schmierung mit dem einen, aber nicht mit dem anderen?
Beachten Sie, dass ich nicht frage, was effizienter oder die bessere Wahl ist. Das müsste viel mehr berücksichtigen als die Kosten, um etwas zu entwerfen und zu bauen. Im Moment frage ich nur, welcher Motortyp einfacher zu bauen ist, wenn überhaupt.
Zentrifugal ist einfacher herzustellen. Es ist nur ein großer Staubsauger mit einem Kerosinbrennofen dahinter statt einem Elektromotor. Sie haben ein einteiliges Laufrad im Gegensatz zu zahlreichen kleinen Schaufeln und Scheiben und können aus einem Metallblock gegossen oder bearbeitet werden. Es ist nicht auf den aerodynamischen Auftrieb der Schaufeln angewiesen, um Luft aus einem großen Raum in einen kleinen Raum zu drücken. Es zieht es einfach ein und schleudert die Luft in einen kleinen Raum, sodass es widerstandsfähiger gegen Überspannung ist. Um in einem Zentrifugalkompressormotor einen Schub zu erzielen, müssen Sie den Einlass wirklich blockieren, während Sie bei einem Axialmotor nur die Strömung genug stören müssen, um einen Schaufelstillstand zu bewirken.
In den 30er Jahren war es also entwicklungstechnisch viel einfacher, billiger und schneller, einen gut laufenden Motor mit Whittles Design mit dem Zentrifugalkompressor zu bekommen. Der große Nachteil ist, dass es weniger effizient ist als axial. Sie können nicht das Kompressionsverhältnis erreichen, das Sie mit einem Axialmotor erhalten würden, da es schwierig ist, mehrere Stufen einzubauen, und der Motor ziemlich groß ist, da Luft zum Komprimieren herausgeschleudert werden muss. Die Deutschen gingen mit Legionen von Kosten, Kummer und operativer Feinfühligkeit für die bessere Effizienz und das kleinere Profil von Axial.
Das offensichtlichste Beispiel heute ist die Tatsache, dass niemand Axialkompressoren für Turbolader verwendet und die meisten sogar ähnliche Laufräder wie die Turbine verwenden. Auf keinem der kleinen Mikro-Turbojets, die in RC verwendet werden, werden Sie Axialkompressoren sehen. Viele kleinere Turboprops verwenden ebenfalls Zentrifugalkompressoren, manchmal in Kombination mit Axialstufen. Das sollte Ihnen etwas darüber sagen, wie viel einfacher und billiger es zu machen ist.
Zentrifugalkompressoren waren bei Kolbentriebwerken des 2. Weltkriegs üblich, sodass die Konstrukteure von Strahltriebwerken auf dieser Erfahrung aufbauen konnten. Und diese Zentrifugalkompressoren hatten ein Erbe in allen Arten von Flüssigkeits- und Gaspumpen.
Axialverdichter haben den Vorteil eines potenziell höheren Verdichtungsverhältnisses auf Kosten einer höheren Komplexität (mehr Verdichterstufen).
Spekulation meinerseits:
Ein Zentrifugalkompressor kann aus einem einzigen Block gefertigt werden, und die Rückplatte dient zur Verstärkung der einzelnen Schaufeln, sodass es einfacher ist, einen Kompressor stark genug zu machen.
Es bedeutet auch, dass mehr Oberfläche zum Kühlen der Schaufeln vorhanden ist, sodass Sie weniger Probleme mit dem Schmelzen der Schaufeln haben (auf der Turbinenseite).
AEhere unterstützt Monica