Nach dem Verdichter ist bzw. sind die Turbine(n) vom Bauvolumen her die zweitgrößte Turbomaschine im Triebwerk. Sie liefern die Energie für den Antrieb von Fan und Verdichter(n), für die elektrische, pneumatische und hydraulische Versorgung des Flugzeuges und auch für die Triebwerke selbst, sowie für deren Hilfsgeräte. Ihre Energieproduktion ist so groß, dass alle dann noch verbleibende Restenergie zum Flugzeugantrieb als Strahl- oder Wellenleistung genutzt werden kann. Turbinen sind die thermo-mechanisch am höchsten belasteten Triebwerksbauteile. Aufbauend auf den Thermischen Turbomaschinen des Kap. 8 wird dann anhand von Zahlenwertbeispielen gezeigt, wie im Rahmen einer Vorauslegung eine vergleichsweise einfache Mehrwellenturbine berechnet werden kann. Spezielle grundlegende Gesichtspunkte bezüglich der Profil- und Schaufelgestaltung, der Mehrwelligkeit und auch die einer Gegenläufigkeit werden diskutiert, ebenso wie die Wahl der Materialien, der hier – aufgrund der Kombination aus einer hohen Fliehkraftbelastung (der relativ schweren Schaufeln) und einer sehr heißen und schadstoffhaltigen Betriebsatmosphäre – ein besonders breit gefächerter und ausführlicherer Bereich gewidmet wird. Die heißen Bereiche der Turbine und ihrer Umgebung verlangen zusätzlich ausgeklügelte Kühlungskonzepte, die hier ebenfalls beschrieben werden. Die Leistungsmöglichkeiten von Turbinen werden, wie auch schon bei den Verdichtern, durch ihr so genanntes Kennfeld beschrieben und begrenzt, wobei das Turbinenkennfeld eine Besonderheit aufweist, die das Verdichterkennfeld nicht kennt, nämlich die Durchsatz- und die Leistungsgrenze, was mit der transsonischen Turbinendurchströmung erklärt werden kann. In diesem Zusammenhang werden dann auch das Entstehen und der Aufbau eines Kennfeldes erklärt, das in Teilen, bei den so genannten reduzierten Kennfeldgrößen, auf der Machschen Ähnlichkeit basiert. Gegenüber dem Verdichterkennfeld kommen weitere reduzierte Größen hinzu, wie die reduzierte Geschwindigkeit, die reduzierte aerodynamische Kraft und die reduzierte spezifische Arbeit.
Turbine
VDI-Buch
2015-05-21
90 pages
Aufsatz/Kapitel (Buch)
Elektronische Ressource
Deutsch