Welche Vor- und Nachteile hat die Vermischung des Nebenstroms mit dem Kernstrom?

Viele Flugzeugtriebwerke mischen die Umgehungsluft mit den Kerngasen, bevor sie durch eine Schubdüse auf atmosphärischen Druck ausgestoßen werden. Einige mischen sich jedoch nicht und haben separate Düsen für den Fluss von jedem. Was sind jeweils die Vor- und Nachteile?

PS: Ich hoffe, dass ich jetzt klar bin. Entschuldigung, wenn die Frage vorher nicht klar war.

Sie haben da mehrere sehr weit gefasste Fragen. Ich würde vorschlagen, zu versuchen, es jeweils auf eine Sache einzugrenzen, damit Sie eine gute Antwort erhalten, sonst wird dies wahrscheinlich geschlossen. Es hört sich so an, als würden Sie an einem eigenen Design arbeiten - Sie sollten Ihr aktuelles Design besser definieren (mit Bildern! oder zumindest Skizzen), dann Ihre Alternative(n) für einen Bereich auflisten und nach Vor- und Nachteilen fragen . Wenn Sie das sortiert haben, stellen Sie die nächste Frage als eine ganz neue Frage und beziehen Sie sich bei Bedarf auf diese als Hintergrund.
@FreeMan: Ich hoffe, dass es jetzt kurz ist.
Es ist kurz, aber mir immer noch unklar, worauf Sie hinauswollen. Vielleicht ist es für jemanden mit eher technischem Hintergrund sinnvoller.
Lassen Sie sich von der knappen Abstimmung nicht abschrecken! Arbeiten Sie weiter daran, Ihre Frage besser zu definieren, und sie wird erneut geöffnet und beantwortet.

Antworten (3)

Einfach ausgedrückt ist das Mischen des Abgasstroms (mit jedem Bypass-Verhältnis) aus allen Gründen gut, außer aus Konstruktion und Gewicht. Es ist aerodynamisch effizienter; es reduziert Geräusche (Auspuffgeräusche machen den größten Teil des Düsengeräuschs aus); es kühlt die Brennkammer (und andere windabgewandte Teile) effizienter usw.

Die Herstellung der Mischkammer auf einem hohen Bypass / großen Triebwerk würde jedoch eine enorme äußere Gondel erfordern, um das gesamte Triebwerk abzudecken (und sich etwas darüber hinaus zu erstrecken), und der Gewichtsnachteil und die Komplexität / Kosten machen alle Vorteile zunichte.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihrer Argumentation folge, da dieses Mischen üblicherweise bei den meisten, wenn nicht allen "modernen" Motoren mit hohem Bypass-Verhältnis durchgeführt wird. Zugegeben, einige von ihnen sind ziemlich groß (ich sehe Sie Trent XWB mit Ihrem 118-Zoll-Lüfter.)
@FreeMan, Trent XWB hat keine Mischkammer und klassische separate Düsen. Seine Gondel ist beträchtlich, größer als sie theoretisch hätte sein können (vielleicht weil das Fandruckverhältnis hoch ist oder aus anderen aerodynamischen Gründen), aber sie müsste etwa 50 % länger sein, um eine Dampfmischung zu ermöglichen. Ebenso mischen Trent 1000, GEnx, GE90 usw. nicht.

Vorteil verbesserter Vortriebswirkungsgrad, Strom Mn wird durch Temperaturerhöhung bzw. Schallgeschwindigkeitsänderungen beeinflusst. Nachteile: längere Gondel erforderlich, um kalte und heiße Ströme zu mischen, dies erhöht den Bypass-Wäscherverlust, den Gondelwiderstand sowie das Gewicht und die Kosten.

Frühe Strahltriebwerke wurden als Turbojets bezeichnet, bei denen die gesamte Strömung durch die Turbine floss. Mit anderen Worten, es gibt keinen Bypass. Dies sind die zigarrenförmigen Motoren, die Sie in frühen Verkehrsflugzeugen und Militärjägern sehen. Diese Arten von Triebwerken sind sehr laut und weinerlich und erfordern einen hohen Kraftstofffluss, um die erforderliche Schubkraft zu erreichen.

Der Bypass ermöglicht ein paar Dinge, er sorgt für einen kühlenden Luftstrom, der sich mit dem Turbinenabgas vermischt und die Gesamtaustrittstemperatur senkt, damit Sie Ihre Düse nicht überhitzen. Die Kombination der beiden Auspuffanlagen kann auch Schubgewinne für gegebene Brennstoffströme bewirken. Einer der signifikantesten Vorteile der Bypass-Strömung ist die Geräuschreduzierung, indem diese äußere Strömung das Turbinengeräusch "maskiert". Dies ist bei Verkehrsflugzeugen wünschenswert.

Es gibt zwei Arten von Bypass:
Niedriger Bypass bedeutet, dass mehr Turbinenströmung als Bypass-Strömung vorhanden ist. Dies ist bei Geschäftsflugzeugen und Militärflugzeugen mit einem Verhältnis von etwa 1,5:1 oder 2,0 üblich.

Hoher Bypass, bei dem mehr Bypass- als Turbinenstrom vorhanden ist. Dies ist bei modernen Fluggesellschaften mit Bypass-Verhältnissen von mehr als 10,0:1 üblich.

Low-Bypass: High-Bypass:Low-Bypass-Motor
Motor mit hohem Bypass

Bei niedrigem Bypass wird die Strömung vor dem Austritt aus der Düse erneut gemischt, wodurch die kühlere Austrittstemperatur erhalten wird, um typischerweise Düsenmaterial zu sparen. Bei einem hohen Bypass kann die Bypass-Luft nach ihrem Kompressorabschnitt mit hohem Bypass außerhalb des Triebwerks strömen, was einen sehr effizienten Luftstrom ergibt und den Gesamtschub erhöht, indem ein großes Luftvolumen außerhalb des Verbrennungs- und Turbinenabschnitts bewegt wird. Dies führt zu einer höheren Kraftstoffeffizienz und viel leiseren Motoren für Flugzeuge, die sie aufgrund ihrer Größe verwenden können.

Unten ist ein Beispiel für einen F-100-Motor mit niedrigem Bypass, der in F-15- und F-16-Jägern zu finden ist.

F-100-Motor

Dies ist der GEnx-High-Bypass-Motor, der in 747-8 und 787 zu finden ist.

GEnx-Engine

Was sind also die Vorteile für ansonsten vergleichbare Motoren? Beispielsweise hat CFM-56 getrennte Ströme und IAE V2500 hat gemischte Ströme, aber ansonsten sehr ähnliche Parameter und sind alternative Triebwerke für die Flugzeuge der A320-Familie.
nur ein Nitpick, wenn das Bypass-Verhältnis über 1,0 liegt, dann gibt es mehr Bypass-Fluss als Kernfluss
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