Welche Temperatur hat die Luft, die die Brennkammer eines CFM56-5C verlässt?

Schnelle Antwort : Am betrachteten Auslegungspunkt , der als Startbedingungen angenommen wird, erhöht eine CFM56-5C-Brennkammer die Gastemperatur auf 1360 °C (der Anteil des Kompressors an diesem Anstieg beträgt etwa 600 °C).

Dies ist ein allgemeiner Wert, der in modernen Turbinentriebwerken zu finden ist, ein Gleichgewicht zwischen der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und den Fähigkeiten des Turbinenmaterials (Nickel-Superlegierung, mehr dazu hier und hier ).

Die Turbineneintrittstemperatur (TET) variiert mit dem Schub. Die Start- TET ist maximal und die Top-of-Climb- TET ist etwa 100°C niedriger. Der Start von TET kann aufgrund der Schäden, die durch die Leitschaufeln und Laufschaufeln der Hochdruckturbine entstehen würden, nicht lange zugelassen werden.

Es folgen einige Einzelheiten über die Prinzipien von Turbinentriebwerken.

Stationsnummern

In der Turbinentechnik werden zur Erleichterung der Beschreibung und des Vergleichs Schritte im Brayton-Zyklus durch eine Stationsnummer identifiziert .

^{( Quelle )}

Zusätzliche Stationen werden definiert, um spezifische Anforderungen (z. B. für die kalte Strömung eines Turbofans) widerzuspiegeln. Der vollständige Standard ist als ARP 755 bekannt , siehe diese alte, aber kostenlose Beschreibung .

Der Ausgang der Brennkammer (der auch die Vorderkante der Leitschaufel der Turbinendüse ist) ist Station 4. In dieser Nomenklatur ist Tn die Temperatur an Station n , Pn der Druck usw. Als Beispiel der Sensor im Bläsereinlass vieler Turbofan-Triebwerke wird allgemein als T12- oder P12T12 -Sensor bezeichnet.

Gastemperatur und Entropie

Der vom Triebwerk erzeugbare Schub hängt von der werkstofflich begrenzten Turbineneintrittstemperatur (Station 4) ab.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Temperatur zu erhöhen. Der Kompressor erhöht die Temperatur durch Erhöhung des Luftdrucks, die Brennkammer erhöht sie durch Kraftstoffverbrennung bei (idealerweise) konstantem Druck. Letzteres erhöht die Entropie aufgrund des Aufbrechens von Kohlenwasserstoffketten.

Dies ist in einem sogenannten Temperatur-Entropie (Ts)-Diagramm sichtbar , z. B. hier für das CFM56-7B:

^{CFM56-7B Ts-Diagramm. Quelle}

Wir können die Kompressorarbeit zwischen den Stationen 0 und 3 (ohne Änderung der Entropie in einem perfekten Zyklus) und den (idealerweise) isobaren Anstieg der Temperatur und Entropie zwischen 3 und 4 sehen, wenn die chemische potenzielle Energie des Brennstoffs Luft erwärmt.

Die Fläche unter der Kurve ist zusammen mit dem Massenstrom repräsentativ für das Netz des Motors (von der Turbine erzeugte Energie abzüglich der vom Kompressor verbrauchten Energie), daher dessen Wirkungsgrad. Die Fläche hängt von zwei Hauptfaktoren ab:

• Wie viel Druck (und Temperatur) wird durch den Kompressor erhöht?
• Wie viel Entropie (und Temperatur) wird von der Brennkammer hinzugefügt.

Ziel ist es, die gewünschte Turbinentemperatur mit höchstem Wirkungsgrad zu erreichen. Durch Erhöhen des Druckverhältnisses des Kompressors (Höhe des linken vertikalen Segments) muss weniger Entropie von der Brennkammer (horizontales Segment) hinzugefügt werden. Das bedeutet weniger Kraftstoff.

Es gibt einen spezifischen PR-Wert, etwa 30-35, für den die Fläche unter der Ts-Kurve maximal ist. Dieser Wert wird tatsächlich vom Motorenkonstrukteur angestrebt. Wenn wir uns das vorherige Diagramm ansehen (schräge Linien in kPa), können wir sehen, dass der verwendete PR bei etwa 30 liegt.

CFM56-5C

Vier CFM56-5C wurden verwendet, um den kleinsten A340 anzutreiben . Die A340-Produktion wurde eingestellt, da 4-Triebwerke in Zeiten hoher Treibstoffpreise keine gute Option mehr sind.

Ihre Frage läuft tatsächlich darauf hinaus: Was ist T4 für den CFM56-5C?

Aus diesem Dokument (auf Französisch):

• Pour une approche analytique de la dynamique du vol

das ist eine These von Elodie Roux, diese Tabelle auf Seite 198:

sagt uns, dass die T4-Temperatur 1633 K beträgt, also 1360 °C.