Der Turboprop und insbesondere der Propfan mit hoher Blattzahl unterscheidet sich vom High-Bypass-Turbofan hauptsächlich dadurch, dass er die schleppende äußere Leitung wegwirft. Dies macht es einfacher, einen größeren Durchmesser zu erhalten, mehr Luft langsamer zu bewegen und somit eine höhere Effizienz. Weniger Blätter erhöhen die aerodynamische Effizienz weiter. Die Spitzengeschwindigkeiten bleiben weitgehend gleich, begrenzt durch die Schallgeschwindigkeit. Warum sind Turboprops also deutlich langsamer als High-Bypass-Turbofans?
Spitzengeschwindigkeiten bleiben eigentlich nicht gleich, Turbofan- (und Turbojet-) Blattspitzengeschwindigkeiten können die Schallgeschwindigkeit bis zu Mach 1,3 überschreiten (eigentlich M1.4 im Link angegeben, meine Erfahrung ist M1.3, aber auch mein Professor war es gewohnt Erwähnen Sie M1.4) , wie in Link zu sehen ist . Da sie geschlossen sind, sind die negativen Auswirkungen des Stoßes viel geringer als bei einem offenen Propeller. Offene Propeller (und auch Propfans) sind auch von aeroelastischen Effekten bei transsonischen Geschwindigkeiten betroffen, die mit ihren hohen Span-zu-Sehnen-Verhältnissen sehr schwer zu isolieren sind (ich nenne es nicht gerne Seitenverhältnis für Propeller). Ganz zu schweigen von dem LÄRM, den ein offener Propeller bei transsonischen Geschwindigkeiten erzeugt.
Da dem Lüfter ein Stator folgt (der die Rotationskomponente der Geschwindigkeit nutzt, die dem Luftstrom durch den Rotor hinzugefügt wird) und die konvergierende Lüfterkanalgeometrie beschleunigen Turbofans die Strömung zusätzlich weiter als Propeller. Das Abgas von der Turbine ist auch schneller als das Gebläse und stellt einen größeren Anteil der vom Motor angesaugten Luft dar, was die durchschnittliche Abgasgeschwindigkeit des Motors erhöht.
Stellen Sie sich einen Turboprop vor, der mit Mach 0,8 fliegt und die Propellerspitzengeschwindigkeit auf Mach 0,9 begrenzt ist. Dazu muss die Propellerspitze eine Tangentialgeschwindigkeit von M0,41 (Summe des Pythagoras) haben. Andererseits kann bei gleicher Fluggeschwindigkeit eine auf M1,3 begrenzte Fanschaufelspitze immer noch eine Überschall-Tangentialgeschwindigkeit von M1,024 haben. Es liegt auf der Hand, dass ein mehr als doppelt so schnell drehendes Lüfterblatt größere Kräfte auf den Luftstrom ausüben kann.
Der Schub wird durch die Beschleunigung des Luftstroms erzeugt. Wir können entweder viel Luft um wenig beschleunigen (denken Sie an einen Hubschrauberrotor) oder wenig Luft um viel (nachverbrennender Turbojet). Ein sich relativ langsam bewegendes Propellerblatt (aus den oben genannten Gründen) kann wenig dazu beitragen, den durchströmenden Luftstrom zu beschleunigen, im Vergleich zu einem Lüfter, der sich in einem Gehäuse viel schneller dreht.
Guy Inchbald
Efe Ballı
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Efe Ballı