Wie wird der Triebwerksschub im Flug gemessen?

Wenn Flugzeugtriebwerke in einem Testflug bewertet werden, wie wird der Schub des Triebwerks gemessen?

Sie benötigen genaue Schubzahlen, um den realen spezifischen Kraftstoffverbrauch zu berechnen (dh nicht in einer kontrollierten Umgebung wie einem Motor auf einem Prüfstand).

Ich würde davon ausgehen, dass es fast unmöglich ist, den Schub indirekt genau zu messen , da so viele Faktoren beteiligt sind (Flügelform, Wind, Luftdichte, Auftrieb, ...).

Ich denke also, es sollte eine Möglichkeit geben, den Schub direkt zu messen , wahrscheinlich im Triebwerksmast.

Wie wird der Triebwerksschub im Flug gemessen?

Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist nur Eigentum der Motor- (und ggf. des Propellers) Baugruppe. Diese können einfach in einen Windkanal oder auf einen Prüfstand gestellt werden!
Meine Frage bezog sich auf die konkreten Umstände eines realen Testfluges, darunter Wind, Temperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit, ...
Ich denke nicht, dass es wirklich ein interessanter Wert ist. Sie müssen den Verbrauch bei einer bestimmten Geschwindigkeit unter bestimmten Bedingungen kennen, die alle direkt gemessen werden können, und der Schub ist zu diesem Zeitpunkt ein meist irrelevanter Zwischenwert. Es ist wirklich nur nützlich, um die Motorleistung zu vergleichen, wenn ein Motor für ein Flugzeug ausgewählt wird, und für diesen Zweck ist die Messung auf einem Prüfstand sehr gut.
Sie müssten immer noch den Schub messen, um Anomalien zu erkennen. Wenn Ihr Motor die richtige Kraftstoffmenge verbraucht, aber weniger Schub als erwartet erzeugt, ist das eine sehr gefährliche Situation.
Es ist unklar, ob sich Ihre Frage nur auf Triebwerke auf Turbinenbasis (Trubjet, Turbofan, ...) bezieht oder auch andere Triebwerke (Kolben, Elektro, Rakete, ...) umfasst.
@florisla - wenn die "normale" Fluggeschwindigkeit für eine bestimmte Drosselklappeneinstellung und Kraftstoffverbrennungsrate nicht erreicht wird, ist das eine Anomalie. Eine bestimmte Fluggeschwindigkeit ist ganz einfach die Geschwindigkeit, bei der der Schub durch den Luftwiderstand aufgehoben wird, daher ist sie ein ebenso guter Indikator wie jeder andere für ein potenzielles Problem.
@KeithS Aber dann wissen Sie immer noch nicht, ob die Anomalie durch abnormalen Luftwiderstand oder durch abnormalen Schub verursacht wird.

Antworten (4)

VectorVictor gibt die richtige Antwort für Jets.

Für Propellerflugzeuge ist dies jedoch sehr schwierig, und am Ende kann nur der Unterschied zwischen Luftwiderstand und Schub gemessen werden. Durch Messen der Bremsleistung des statischen Motors und des Luftwiderstands des Flugzeugs in einem Windkanal können einige Datenpunkte erfasst werden, die bei der Berechnung des tatsächlichen Schubs im Flug helfen.

Sie haben Recht, am Ende ist es unmöglich, eine genaue Schubmessung zu erstellen. Der wichtigste Teil der Messung ist eigentlich eine genaue Definition dessen, was Schub ist: Wie erklärt man den erhöhten Reibungswiderstand im Propeller-Windschatten? Ist der Kühlwiderstand Teil des Flugzeugzellenwiderstands oder sollte er den Schub verringern? Das Messen des Schubs ist in erster Linie eine Übung in präziser, akribischer Buchführung.

Der Triebwerksschub wird im Flug durch EPR – Engine Pressure Ratio – gemessen.

EPR ist das Verhältnis des Turbinenabgasdrucks dividiert durch den am Lüfter oder Einlass gemessenen Druck. Tatsächlich ist dies das Maß, das für eine Reihe von Triebwerken zum Einstellen des Schubs verwendet wird.

Detailliertere Lufttests von Triebwerken werden während der Entwicklung durchgeführt, die meisten Hersteller haben Luftprüfstände. Die hier aufgezeichneten Parameter gehen wahrscheinlich in die Hunderte oder sogar Tausende ...

Rolls Royce B747 Testbed – Bild von Flight Global

Nicht alle Flugzeuge haben EPR. Zum Beispiel haben meine Strahltriebwerke nur N1%, N2% und ITT (na ja, und auch Treibstofffluss, Öldruck/Temperatur, Vibrationsmesser usw.)...
Sicher, aber EPR kommt einem Schubmaß in der Luft am nächsten, während N1 eher ein Maß für die eingestellte Leistung (prozentuale Lüfterdrehzahl) ist.
Absolut, aber Ihre Antwort geht nicht darauf ein, wie der Schub in einem Flugzeug ohne EPR-Messgeräte gemessen wird ...
Ich nehme an, es ist nicht direkt. Es ist dasselbe wie Peters Antwort auf Kolbenmotoren. In Kolbenflugzeugen stellen Sie im Allgemeinen die Drehzahl oder den Ladedruck ein. Bei Düsenflugzeugen ist das Einstellen eines Prozentsatzes N1 das Einstellen eines Prozentsatzes des verfügbaren Schubs, wenn auch vorbestimmt und nicht "live" gemessen.

Bei einfachen Plattformen können Wägezellen zwischen dem Antriebssystem und der Flugzeugzelle angebracht werden. Dadurch kann die Vortriebskraft gemessen werden.

Diese Kraftdaten schließen aerodynamische Integrationseffekte aus, wie zum Beispiel:

  • Propellerströmungseffekte für nasegestützte Flugzeuge und Rumpfblockierung für heckgestützte Flugzeuge
  • Motorkühlwiderstand (der eine aerodynamische Eigenschaft der jeweiligen Motor-/Antriebsintegration ist)
  • beschleunigte Luft über der Flugzeugzelle (In-Body-Jet-Triebwerke oder Propellerflugzeuge)

Dies ist keine zwingende Voraussetzung, um die Leistung eines Motors zu beurteilen. Insbesondere wenn das Flugzeug mit einem anderen Motor fliegen kann oder wenn die Widerstandseigenschaften des Flugzeugs durch eine gültige Methode bekannt sind, können anstelle einer direkten Messung indirekte Berechnungen durchgeführt werden. Zum Beispiel,

  • für konstanten Geschwindigkeits- und Horizontalflug ist Schub = Luftwiderstand
  • für beschleunigten Horizontalflug F_net=Masse * Beschleunigung usw.

Der Schub eines neuen oder überholten Triebwerks wird auf dem Prüfstand eines Herstellers mit einer Wägezelle oder einem Schubmesser bei gegebener Drehzahl, TGT (Turbinengastemperatur), Kraftstoffdurchfluss und EPR (Triebwerksdruckverhältnis) gemessen.

Wenn das zertifizierte Triebwerk in die Flugzeugzelle und den Bodenlauf eingebaut ist, können nach Berücksichtigung der örtlichen atmosphärischen Bedingungen, Einlass- und Strahlrohrverluste, der maximale EPR oder Schub sowie TGT- und Kraftstoffdurchfluss gegengeprüft werden.

Bei einem Testflug, bei gegebenen Korrekturfaktoren für Höhe und Geschwindigkeit usw., gegenüber den bekannten Parametern von EPR, TGT, RPM und Treibstofffluss, kann gesehen werden, dass der Motor die erforderliche Leistung erbringt. Wenn die Motorparameter korrekt sind, aber die Flugzeugleistung (dh Geschwindigkeit und Steigrate) niedrig sind, dann vermuten Sie das Gewicht und/oder den Luftwiderstand des Flugzeugs (Klappe, Türen, Paneele usw. schlechte Passform) als mögliche Schuldige. Es ist nicht fair zu erwarten, dass ein Motor an einem heißen Tag ein schmutziges, schweres Flugzeug diesen großen Hügel hinaufschiebt, oder?

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