Für den Unterschallbetrieb scheinen High-Bypass-Turbofans im Wesentlichen nur Vorteile für Effizienz, Lärm und Startschub zu haben, zumindest bis sie die Größe erreichen, bei der die Bodenfreiheit oder die Diskrepanz zwischen LP und Fan-Drehzahl zu großen Problemen werden. Doch frühe Jetliner verwendeten zuerst Turbojets und dann nur Turbofans mit sehr niedrigem Bypass, obwohl es Turboprops gab, was bedeutete, dass die Verwendung von Gasturbinen für indirekten Antrieb offensichtlich verstanden wurde.
Haben sie die potenziellen Vorteile damals nicht vollständig erkannt / dachten, sie würden nicht gut funktionieren, oder war es zu dieser Zeit einfach sehr schwierig, einen Jet mit nützlicher überschüssiger Turbinenleistung (um den Lüfter anzutreiben) zu bauen?
Serien-Turbofans waren einfach nicht verfügbar. Als sie auf den Markt kamen und in Massenproduktion hergestellt wurden, wechselten Jetliner zu ihnen.
Obwohl Turboprops zu dieser Zeit existierten, waren (und sind) sie anstelle eines Kolbenmotors ein Turbinentriebwerk, das einen Propeller antreibt, eine einfache Kombination aus zwei Technikern. Turbojet-Triebwerke waren für die damalige Zeit ziemlich komplexe Maschinen.
Bei einem Turbofan handelt es sich um einen Lüfter mit großem Durchmesser, der ähnlich aufgebaut ist wie ein Axialkompressor, der schwieriger zu bauen ist als einfachere Zentrifugalkompressoren, die in den ersten Jets und den meisten Turboprops verwendet werden. Es dreht sich mit einer höheren Drehzahl als ein Propeller und muss auf die Toleranzen des Strahltriebwerks gebaut und ausbalanciert werden, wobei die Lüfterspitzen sehr nahe am Gehäuse liegen, es aber nicht ganz berühren.
Der Lüfter muss auch von einem Kern angetrieben werden, der über genügend Nettoleistung verfügt, um sowohl Schub als auch Drehmoment zu erzeugen, und dies bei einer Drehzahl, die niedrig genug ist, um den Lüfter (meistens) im Unterschallbereich zu halten. Diese Kombination bringt nur erhebliche Effizienzgewinne mit einem Zweispulenkern, der eine langsam laufende Welle verwendet, um die optimale Drehzahl des Lüfters zu erreichen, die in eine hohle Hochgeschwindigkeitswelle eingebaut ist, die den Kompressor antreibt (es sei denn, es wird ein hinterer Lüfter verwendet). Ein Zwei-Spulen-Motor mit seinen zusätzlichen Dichtungen ist ein viel komplexeres Triebwerk als ein Ein-Spulen-Turbojet oder ein Turboprop mit Zentrifugalströmung.
All dies wurde getan und Turbofans wurden schnell zur Norm, aber es dauerte einige Jahre, um die Produktion zu entwickeln und hochzufahren.
Haben sie die potenziellen Vorteile damals nicht voll erkannt/geglaubt, dass sie nicht gut funktionieren würden?
Turbofans und Turboprops wurden bereits während des Zweiten Weltkriegs in Großbritannien und Deutschland untersucht, waren aber zu diesem Zeitpunkt technisch noch nicht möglich. Ihr Nutzen war in der Tat klar, auch wenn die geringere Geräuschentwicklung von Turbofans weniger eine Rolle spielte als heute.
Oder war es damals einfach sehr schwierig, einen Jet mit nützlicher überschüssiger Turbinenleistung (um den Lüfter anzutreiben) zu bauen?
Ja, das war der Grund für die ersten Jets. Die Druckverhältnisse früher Strahltriebwerke erlaubten es nicht, einen Lüfter hinzuzufügen, und auch die zusätzliche Komplexität einer zweiten Spule wurde als nicht wirtschaftlich angesehen.
Die nächste Generation von Jets hätte jedoch einen Lüfter unterstützen können, tat dies jedoch nicht, da sie für Kampfflugzeuge entwickelt worden waren. Hier war das Ziel, so schnell wie möglich zu fliegen, und das erfordert niedrige Stirnflächen und hohe Austrittsgeschwindigkeiten. Beide hätten gelitten, wenn ein Lüfter hinzugekommen wäre. Die zivile Nutzung von Strahltriebwerken war zunächst auf den Comet beschränkt , der seine Triebwerke in den Flügeln verbarg und keinen Ventilator aufnehmen konnte. Gleiches gilt für die V-Bomber . Nur Boeings Bomber hätten von Turbofans profitieren können, aber die Luftbetankung machte ihre geringe Motoreffizienz weniger offensichtlich. Beachten Sie, dass der Pratt&Whitney J-57 , der einer der ersten Zweispulentriebwerke war, in den ersten acht Jahren seines Lebens ein reiner Turbojet war.
Erst als Ende der 50er Jahre das Marktvolumen für Jet-Transportflugzeuge auf eine ausreichende Größe anwuchs, begannen die Triebwerkshersteller, ihre bestehenden Triebwerke mit Fanstufen auszustatten. Die erste war die RR Conway , die für die V-Bomber entwickelt worden war und aufgrund der Durchmesserbeschränkungen der bestehenden Konstruktionen ein Bypass-Verhältnis von nur 0,25 hatte. Der J-57-Turbojet wurde 1958 zum JT-3D-Turbofan weiterentwickelt, als sich herausstellte, dass die Reichweite der ersten turbostrahlgetriebenen Boeing 707 und DC-8 für Transatlantikflüge marginal war.
Doch frühe Jetliner verwendeten trotz der Existenz von Turboprops zuerst Turbojets und dann nur Turbofans mit sehr niedrigem Bypass
Es gab zivile Turboprops für Kurzstreckenflüge, aber der Geschwindigkeitsvorteil von Jets bedeutete, dass alle neuen Typen, die für mehr als den Regionalflug entwickelt wurden, Jets sein mussten, um wettbewerbsfähig zu sein. Beachten Sie, dass der Nachzügler im Trio aus Boeing 707, Douglas DC-8 und Convair 880 einen kleineren Rumpfdurchmesser und vier Starfighter-Triebwerke verwendete, um einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber den beiden anderen zu erzielen.
Denn als die ersten Jetliner auftauchten, gab es keine Turbofans, um sie anzutreiben. Der erste Jetliner, der de Havilland Comet 1 , flog erstmals im Juli 1949; Der erste Turbofan, der Rolls-Royce Conway RCo.5 , war bis August 1955 nicht in einer serienreifen Version erhältlich (obwohl, wie sich herausstellte, die erste Version des Conway, die ein Jetliner antreibt, tatsächlich der RCo.10 war , das selbst schnell vom RCo.12 abgelöst wurde).
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