Ich frage in Bezug auf die Schubformel, die die Änderung des Impulses sowie den Druckunterschied zwischen Einlass und Auslass des Motors umfasst, um den erzeugten Schub zu berechnen. Dies impliziert, dass Impulsänderung und Druckunterschied eindeutig zwei (2) unterschiedliche Phänomene sind.
Aber in Reaktionsturbinenschaufelkaskaden können wir eine Druckverteilung ähnlich der eines Flugzeugflügels beobachten, die einen Auftrieb erzeugt, der die Turbine zum Drehen bringt, und eine Lastkomponente, die auf die Turbinenlager wirkt. Es ist auch ersichtlich, dass die Änderung des Einlass- und Auslassimpulses bewirkt, dass sich die Turbine dreht. Ich würde erwarten, dass die Rotation einer Turbine durch eine der Erklärungen erklärt werden kann, aber nicht durch beide zusammen, da die Druckverteilung über das Schaufelprofil eine Folge der Luftumlenkung durch die Schaufel ist, die auch die Änderung des Strömungsimpulses verursacht Austritt aus der Turbine. Die auf eine Turbinenschaufel wirkende Kraft kann also entweder durch Berechnung der Impulsänderung oder durch Berechnung der Druckdifferenz berechnet werden, jedoch nicht als Summe aus beiden.
Um nun auf den Fall des Motors zurückzukommen, gibt es natürlich keine Druckdifferenz vertikal zur Achse eines Motors, also keine Kraft in dieser Richtung. Aber die Druckdifferenz in Achsrichtung ist eine direkte Folge der Beschleunigung der Strömung (Impulsänderung) durch den Motor:
Warum werden also Druckdifferenz und Impulsänderung summiert, um Schub zu erhalten?
Es ist die charakteristische Entdeckung von Herrn Bernouilli: Der Gesamtdruck ist dynamischer Druck (Impulsänderung) plus statischer Druck. Sowohl der statische als auch der dynamische Druck sind das Ergebnis des Aufpralls von Luftmolekülen auf den Flügel oder die Turbinenschaufel, die als Auftriebsfläche dient. Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass statischer Druck das Ergebnis zufälliger Geschwindigkeitsvektoren ist, die im Durchschnitt Null sind, während dynamischer Druck eine durchschnittliche Molekülgeschwindigkeit ungleich Null hat.
Das Gesetz von Bernouilli kann auch geschrieben werden als
Mit die Luftmasse, die pro Sekunde auf die Auftriebsfläche auftrifft, und seine Geschwindigkeit. Da dies kein bequemer Weg ist, um Berechnungen bezüglich Flugzeugstrukturen durchzuführen, sehen wir es normalerweise in einem Format, das Luftdichte und Flügelfläche verwendet.
Es gibt eine Analogie mit potentieller und kinetischer Energie. Beides sind Energieformen, und eine Form kann frei gegen eine andere ausgetauscht werden. Ein fallender Gegenstand verwandelt sich hinein , aber die Gesamtenergie bleibt zu jedem Zeitpunkt konstant.
Dasselbe gilt für den Druck, der eigentlich ein Maß für die Energie von Luftmolekülen ist. Ein Strahltriebwerk fügt den durchströmenden Luftmolekülen Energie hinzu. Eine Turbinenschaufel kann entweder durch den dynamischen Druck oder durch die Differenz des statischen Drucks vor und hinter der Schaufel angetrieben werden – je nach Anteil an statischem & Impuls gibt es unterschiedliche Designschaufeln. Die Auspuffform des Motors kann die ausströmende Luft mit einem höheren statischen Druck als die Umgebungsluft verlassen oder den höheren statischen Druck vollständig in dynamischen Druck expandieren.
Statischer Druck und Impulsänderung werden summiert, weil sie zwei Formen genau derselben Einheit sind: die dem Luftstrom hinzugefügte Energie.
Guha.Gubin
Koyovis