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Ausblick

Strahltriebwerke

Auf dieser Seite finden Sie einfache Schema-Zeichnungen und Kurz-Erklärungen von zwei Ausführungsformen der Strahltriebwerke. Das Grundprinzip aller Strahltriebwerke ist relativ einfach: Der Umgebungsluft wird in einer Brennkammer Energie zugeführt und das heiße Gas mit erhöhter Geschwindigkeit entgegen der Flugrichtung durch eine Düse ausgestoßen. Damit die Umgebungsluft auf eine höhere Geschwindigkeit gebracht werden kann, muss vor der Verbrennung der Druck der noch kalten Luft erhöht werden.

Das Zweiwellen-Strahltriebwerk

Das Zweiwellen-Strahltriebwerk ist ein sogenanntes "Turbojet-Triebwerk". Durch einen Verdichter wird die ins Triebwerk geströmte Luft auf einen höheren Druck gebracht. Beim Zweiwellen-Strahltriebwerk geschieht die Druckerhöhung zunächst in einem Niederdruckverdichter dessen Schaufelräder (grün gezeichnet) über eine Welle (grün) durch eine Gasturbine (Niederdruckturbine - grün) angetrieben werden. Die Niederdruckturbine entnimmt ihre Antriebsenergie dem heißen Gasstrom. Beim Zweiwellen-Strahltriebwerk sorgt der rot gezeichnete Hochdruckverdichter, welcher über die dunkelrot gezeichnete Welle durch die Hochdruckturbine angetrieben wird, für eine weitere Druckerhöhung. In der Brennkammer setzt man dem hochverdichteten Gasstrom den Treibstoff (meist Kerosin) zu, es kommt zu einer Verbrennung. Diese "kontinuierliche" Verbrennung (Gegensatz zum Kolbenmotor!) erhöht die Geschwindigkeit und die Temperatur des Gasstroms, der die Turbinen antreibt und schließlich mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse das Triebwerk verlässt.

Da der Vortriebs-Wirkungsgrad des Zweiwellen-Strahltriebwerks im Unterschall-Bereich nicht besonders hoch ist, setzt man bei den meisten Düsen-Verkehrsflugzeugen ein sogenanntes Mantel-Strahltriebwerk (Mantelstrom-Strahltriebwerk) ein.

Das Mantelstrom-Strahltriebwerk

Im Inneren des Mantelstrom-Triebwerks (Turbofan-Triebwerk) sitzt bis auf einige Abänderungen ein Zweiwellen-Strahltriebwerk. In der sehr großen Eingangsöffnung befindet sich ein Vorverdichter (Fan) mit großem Durchmesser, der einen großen Teil der ankommenden Luft (meist mehr als die Hälfte) an dem Zweiwellen-Triebwerk vorbeileitet. Man spricht von einem Bypass. Da der Fan bei größeren Triebwerken einen Durchmesser von mehreren Metern annehmen kann (siehe unterstes Bild), treten an den Titanblätter des Fans hohe Zentrifugalkräfte auf. Um eine Zerstörung des Fans zu Vermeiden lässt man ihn mit einer geringeren Drehzahl als die übrigen rotierenden Teile laufen. Man erreicht dies durch Einbau eines Getriebes zwischen den Vorverdichtern und dem Fan. Der kühle Luftmantel um das Zweiwellen-Triebwerk schützt das Triebwerk vor Überhitzung und mindert die Lärmbelästigung des gesamten Triebwerks. Darüber hinaus steigt der Vortriebs-Wirkungsgrad des Triebwerks, wenn die Geschwindigkeit des austretenden Gases nicht allzu hoch ist.

 

Die folgende Abbildung zeigt den Prototypen eines Mantelstrom-Triebwerks von General Electric:


Turbofan-Triebwerk, von Olivier Cleynen (Eigenes Werk) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons