Soweit mir bekannt ist, haben High-Bypass-Motoren eine weitaus höhere Kraftstoffeffizienz als Low-Bypass-Motoren, wodurch der effektive spezifische Impuls des Motors erhöht wird. Was ich herauszufinden versuche, und was keine vorherige Frage, die ich gefunden habe, gestellt hat, ist, wo ist der Kompromiss?
Es gibt kein kostenloses Mittagessen, und ein massiver spezifischer Impulsschub für nichts scheint nicht möglich zu sein. Was gibst du bei High-Bypass-Motoren auf?
Der Bypass senkt die Abgasgeschwindigkeit des Motors. Was den Wirkungsgrad verbessert, aber die Fluggeschwindigkeit begrenzt.
In Jets (sowohl Turbojets als auch Turbofans) wächst die Abgasgeschwindigkeit nicht mit der Einlassgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass mit zunehmender Fluggeschwindigkeit das Delta-V abnimmt, was die Antriebseffizienz erhöht, aber das Triebwerk kann offensichtlich keinen Schub erzeugen, wenn Delta-V Null erreicht, so dass dies eine absolute Grenze dafür darstellt, wie schnell das Flugzeug fliegen kann.
Da die Effizienz nahe der Höchstgeschwindigkeit am besten ist, ist ein höherer Bypass besser, um langsamer zu fliegen (Flugzeuge fliegen M0,8 bis M0,85), während schnelleres Fliegen einen niedrigeren Bypass erfordert (Jäger neigen dazu, nur 0,5: 1 bis 1: 1 zu haben).
Die andere Sache ist, dass der Kern in der Lage sein muss, die Energie zu erzeugen, um den Lüfter anzutreiben. Das Bypass-Verhältnis steigt also, wenn die Konstrukteure lernen, stärkere und effizientere Turbinen und Kompressoren zu bauen, die ein höheres Verdichtungsverhältnis ermöglichen.
Zusätzlich zu der guten Antwort von @JanHudec kann ich ein paar Dinge hinzufügen. Um den gleichen Schub mit einem hohen Bypass zu haben, muss der Motor einen größeren Durchmesser haben, was eine Reihe von Nachteilen hat. Dies führt tendenziell zu mehr Gewicht, längeren Lüfterblättern, mehr Kreiselkräften usw. Es kann oft zu längeren Fahrwerken führen, außer bei der 737, wo stattdessen der Boden der Gondel abgeflacht wurde. Auch der Motorausgangswiderstand bei einem hohen Bypass wäre tendenziell höher.
In einem herkömmlichen Turbojet-Triebwerk strömt die gesamte Luft, die zur Erzeugung von Schub durch Beschleunigung verwendet wird, durch den Kern des Triebwerks, wo sich die Brennkammerrohre befinden. All diese Luft wird komprimiert und mit hoher Geschwindigkeit durch den gesamten Motor geschossen – aber nur ein kleiner Teil davon nimmt am Verbrennungsprozess teil. Hohe Geschwindigkeit bedeutet viele Reibungsverluste.
Bypass-Luft (die nur durch den Lüfter der ersten Stufe beschleunigt wurde ) strömt nicht durch den (Hochgeschwindigkeits-)Kern und vernichtet so weniger Energie als Reibung, wie Jan Hudec betonte. Hier ist eine Möglichkeit, dies in einfacheren Worten zu betrachten:
Stellen Sie sich einen O-200-Motor mit 100 PS vor, wie er in einer Cessna 150 verwendet wird. Sein Ausgang treibt einen Propeller an, durch den ein erheblicher Luftmassenstrom beim Durchqueren der Propellerscheibe beschleunigt wird und Schub erzeugt. Die zum Antrieb dieses "Lüfters" verwendete Energie wird von einem relativ kleinen Luftmassenstrom durch den Motor geliefert , der durch das Ansaugsystem angesaugt, mit Kraftstoff vermischt, komprimiert, gezündet, expandiert und ausgestoßen wird. Die mit diesem Massenstrom verbundenen Pumpverluste sind klein im Verhältnis zu dem Schub, der durch das Gebläse entwickelt wird – eine sehr effiziente Anordnung.
Sie können sich also einen Kolbenmotor vorstellen, der einen Propeller antreibt, als einen Motor mit ultra-ultra-ultra-hohem Bypass-Verhältnis!
Der Umweltschützer