Wie (und warum) ändert sich der Triebwerksschub mit der Fluggeschwindigkeit?

Das erste Diagramm, auf das Sie verlinken, zeigt drei Linien, gibt aber nicht an, was sie darstellen. Ich denke, die fette Linie steht über der Geschwindigkeit. Dann ist dieses Diagramm für einen Turbojet richtig .

Schub$T$ist die Differenz zwischen dem Austrittsimpuls des Motors minus dem Eintrittsimpuls:

Bei höheren Machzahlen erhöht die Vorverdichtung durch den Staueffekt am Einlass das Druckniveau (und damit den Massenstrom).$\dot{m}_{air}$) im Triebwerk, sodass es mehr Schub entwickelt als im statischen Zustand. Dieser Effekt bewirkt, dass sich die Schublinie bei höherer Geschwindigkeit nach oben krümmt, und da die Vorkompression nichtlinear mit der Geschwindigkeit wächst , wird der anfängliche Schubabfall bald wieder rückgängig gemacht. Jetzt natürlich der Kraftstoffmassenstrom$\dot{m}_{fuel}$wird auf die gleiche Weise zunehmen, sodass die Kraftstoffeffizienz (Schub pro verbrauchtem Kraftstoff) mit zunehmender Geschwindigkeit weiter sinkt.

Erst wenn sich die Fluggeschwindigkeit der Austrittsgeschwindigkeit des Jets nähert, sinkt der Schub wieder. Die typische Austrittsgeschwindigkeit eines Turbojets ist leicht Überschall, daher ist dieser Triebwerkstyp gut für Überschallflüge geeignet .

Der maximale Motorschub im Reiseflug beträgt ungefähr 29.360 Newton, während der maximale Schub im Stillstand 140.000 N beträgt

Hier haben Sie zwei Effekte, die kombiniert werden, um den Schub zu verringern. Einer ist die Reduzierung der Differenz zwischen Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit. Dies ist bei einem Turbofan-Triebwerk ausgeprägter , da die Bypass-Strömung viel weniger beschleunigt wird als die Kernströmung , und eine höhere Fluggeschwindigkeit einen proportional größeren Schubabfall verursacht.

Der zweite Effekt ergibt sich aus der unterschiedlichen Luftdichte zwischen Boden und Reiseflug: Die Luftdichte in einer typischen Reiseflughöhe von 35.000 ft beträgt nur 0,38 kg/m³ oder 31 % der Luftdichte auf Meereshöhe . Die ursprüngliche Quelle für die Reiseschubzahl sagt nicht aus, für welche Höhe die Zahl gültig ist, aber Sie können sicher sein, dass sie für etwa ein Drittel der Bodendichte gilt. Massenstrom$\dot{m}_{air}$ist direkt proportional zur Umgebungsdichte, und beide Effekte werden kombiniert. Die meisten Quellen geben jedoch nur einen Rückgang auf ein Viertel des statischen Schubs an - die letzte Tabelle in der verknüpften Antwort sieht so aus, als hätte jemand die Werte für den CFM56-5A und den CFM56-5C gemischt.

Luftdichte oder Druckhöhe müssen beim Vergleich der Motorschubzahlen berücksichtigt werden. Bei Reiseflug, FL400, beträgt die Luftdichte etwa ein Fünftel. Der maximale Schub (oder die maximale PS für Kolbenmotoren) beträgt ebenfalls ein Fünftel, ebenso wie der Luftwiderstand / Parasitenwiderstand. Der Luftmassenstrom beträgt ein Fünftel, ebenso der Kraftstoffstrom / die Kraftstoffverbrennung. Der gleichmäßige Auftrieb beträgt bei einer gegebenen Luftgeschwindigkeit (TAS) ein Fünftel.

Ich nehme an, Sie meinten TAS in Ihrer Frage, aber wenn wir IAS/CAS betrachten, ist das eine andere Geschichte. Bei FL400 hätten Sie Zahlen wie Mach 0,82, 470 Knoten TAS und 250 Knoten IAS. Verkehrsflugzeuge fliegen selten horizontal, außer in Reiseflughöhe, es wäre jedoch möglich, 250 Knoten IAS/CAS mit 20 % statischem Schub (Geben oder Nehmen) in Höhen unterhalb der Reiseflughöhe aufrechtzuerhalten, z. B. in einem Laderaum.

Das Spielen mit diesen könnte hilfreich sein:

IAS/TAS vs. Höhe: https://aerotoolbox.net/airspeed-conversions/

Motorleistung vs. Höhe: http://www.csgnetwork.com/relhumhpcalc.html