Wie sorgt die Bypass-Luft für Schub?

Meines Wissens erzeugt Bypass-Luft 80 % des Gesamtschubs. Aber ich verstehe nicht, wie es das macht. Indem man die Luft beschleunigt, die Geschwindigkeit erhöht oder den Luftdruck erhöht? Tut es das nach dem Bernoulli-Prinzip oder so ähnlich?

Antworten (3)

Die Bypass-Luft wird durch den Lüfter an der Vorderseite des Turbofan-Triebwerks beschleunigt. Dieser ändert seine Geschwindigkeit und damit seinen Impuls, was die Definition einer Kraft (hier: Schub) ist:

F = D D T P = M D D T v = M ⋅ A

Dieser Schub trägt zum Gesamtschub des Triebwerks bei. Wie viel hängt vom Bypass-Verhältnis des Motors und anderen Parametern ab, aber 80% sind für einen Turbofan mit hohem Bypass plausibel. Das Bernoulli-Prinzip hat damit nichts zu tun.

Sie können den beschleunigten Luftstrom in der folgenden Animation sehen:

Turbofan-Luftstrom
(Quelle: Wikimedia )

Die aus dem Triebwerkskern kommende Luft bewegt sich noch schneller, aber in einem Turbofan mit hohem Bypass ist weniger davon vorhanden, was zu einem geringeren Gesamtschub aus dem Kern führt:

Der Bläserluftstrom, der als Kaltluftstrom bezeichnet wird, wird durch den Bläser beschleunigt und strömt durch das Triebwerk, wobei er außerhalb des Triebwerkskerns bleibt. Der Kaltluftstrom bewegt sich viel langsamer als der Gasstrom des heißen Stroms, der durch den Triebwerkskern strömt.

( skybrary.aero )

"Die aus dem Triebwerkskern kommende Luft bewegt sich noch schneller, aber in einem Turbofan mit hohem Bypass ist weniger davon vorhanden, was zu einem geringeren Gesamtschub aus dem Kern führt." Um dies zu erweitern: Der Wirkungsgrad eines Strahltriebwerks hängt (einfach gesprochen) davon ab die Geschwindigkeitsänderung des Luftstroms. Je größer der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Einlass und Auslass ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad (aber desto größer ist der Schub). Daher ist es effizienter (und daher billiger), der Luft eine viel geringere Geschwindigkeitserhöhung zu geben und ein viel größeres Luftvolumen zu verwenden, so dass es sich zu demselben Gesamtschub summiert.
„Die Bypassluft wird durch den Ventilator beschleunigt“ . Diese Aussage ist nicht ganz richtig. Der Lüfter beschleunigt die Luft, um eine Strömung zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, aber die Beschleunigung ist nicht groß und nicht in axialer Richtung (die für den Schub verantwortlich ist). Tatsächlich besteht die Hauptaufgabe des Lüfters darin, den Luftstrom aufrechtzuerhalten und ihn zu komprimieren (oder seine Enthalpie zu erhöhen). Dann wird die Strömung in der Düse wirklich beschleunigt, wodurch Schub entsteht. In der Düse wird Druck in kinetische Energie umgewandelt, und das ist nicht so weit entfernt von dem, was Yakup Seker das "Bernoulli-Prinzip" nennt.

Ein Bypass-Gebläse erzeugt Schub auf die gleiche Weise wie ein Propeller Schub: durch Erhöhung des Energieinhalts der Gasmasse, die durch die Scheibe strömt.

Die hinzugefügte Energie wird am effektivsten in Schub umgewandelt, indem man sie expandieren lässt, bis der Innendruck gleich dem Umgebungsdruck ist, sodass die gesamte hinzugefügte Energie in kinetische Energie umgewandelt wird. Diese Ausdehnung findet in der Verkleidung hinter dem Ventilator statt.

Die anfängliche Energiezufuhr ist jedoch eine Mischung aus erhöhtem Druck und erhöhter Geschwindigkeit: Das Gas benötigt Zeit, um auf die Auslassgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Es umgeht nicht alles , nur die Brennkammer. Bemerkenswerterweise strömt die Luft immer noch durch einen Ventilator .

High-Bypass-Turbofan-Triebwerke machen den größten Teil ihres Schubs aus dem Impeller. Sehr ähnlich wie ein Turboprop, außer dass die Blätter kleiner und von der Motorhaube umschlossen sind.

@Harpers Antwort auf Was ist der Unterschied zwischen Turbojet- und Turbofan-Triebwerken? erklärt das schön: Ein High-Bypass-Turbofan entzieht dem Düsenteil den größten Teil der Abgasenergie und verwendet sie zum Drehen des Lüfters, anstatt direkt Luft mit wirklich hoher Geschwindigkeit aus dem Düsenteil auszustoßen.

Low-Bypass-Turbofans haben eine Mischung aus Schub von Fan + Jet, während ein reiner Turbojet keinen Bypass hat, nur Kompressorschaufeln und keinen Fan.

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