Flugzeugtriebwerke: Grundlagen, Aero-Thermodynamik, ideale und reale Kreisprozesse, Thermische Turbomaschinen, Komponenten, Emissionen und Systeme

2028 Pages·2015·140.3 MB·German

by  Willy J.G. Bräunling (auth.)

Flugzeugtriebwerke
Willy J.G. Bräunling
Flugzeugtriebwerke
Grundlagen, Aero-Thermodynamik, ideale
und reale Kreisprozesse, Thermische
Turbomaschinen, Komponenten,
Emissionen und Systeme
4. Auflage
WillyJ.G.Bräunling
FreieundHansestadtHamburg
Hamburg
Deutschland
ISBN978-3-642-34538-8 ISBN978-3-642-34539-5(eBook)
DOI10.1007/978-3-642-34539-5
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Vierte, überarbeitete und erweiterte Auflage
Mit 1095 Abbildungen, davon 405 in Farbe, und mit 68 vollständig durchgerechneten
Beispielen
Mit überzeugtem Respekt vor den beiden Deutschen, die – jeder auf seine Art –
Triebwerksgeschichte geschrieben haben: Hans-Joachim Pabst von Ohain und Gerhard
Neumann
V
Die Eleganz des Fliegens
Eine Viertelstunde hörte ich selbst mit meinen eigenen Ohren zum ersten Mal jenes
merkwürdige heulende und pfeifende Geräusch, das heute für uns alle fast schon zur
Selbstverständlichkeitgewordenist.
DerFlugzeugbauerErnstHeinkelüberdasTriebwerkdesErfindersPabstvonOhain
VII
Vorwort zur vierten Auflage
NachwievornehmeichmitWohlwollenzurKenntnis,dasssichdiesesBuchgutverkauft
undsomitvermutlichauchaufeineinteressierteLeserschafttreffendürfte. Dasalleinist
Ansporn, sich ein weiteres Mal vor den Bildschirm zu setzen, und die Texte und Bilder
nochmals durchzuschauen und zu überarbeiten, auch wenn es von Mal zu Mal schwe-
rer fällt, sich dazu aufzuraffen, um Stunde für Stunde und Tag für Tag und schließlich
monatelangaufwohlbekannteTexteundBilderzuschauen, dienachwievorirgendwie
gelungenauszusehenscheinenundschlussendlichdanndochimmernochUngenauigkei-
ten und Fehler enthalten, die man unaufhörlich übersieht, obwohl sie einem neutralen
LesereigentlichsofortindieAugenspringenmüssten.Diese„Betriebsblindheit“willein-
fachnichtweichenunddiekleinenFehlerteufelchenreibensichimmerwiederdieHände
vorFreude, wennsiedemAutorhierunddawiedereinmaleinenStreichspielenkonn-
ten. Ein so umfangreiches Buch, wie das hier vorliegende, ist für einen einzigen Autor,
der auch nur Mensch ist, folglich schwer unter Kontrolle zu halten. Hinzu kommt im-
mernochderKampfmitdersichindenletztenJahrenverändertenRechtschreibung,die
nach wie vor nicht konsequent und zielgerichtet zu sein scheint. Um dafür ein Beispiel
aufzuzeigen,scheintesoffensichtlichmancheLesernzuwiderstreben,dassausdemehe-
maligenWortRauhigkeitinzwischeneineRauigkeitgewordenist, dasssichPotentialin
Potenzialgewandelthatunddassman„st“inzwischentrennendarfunddiesogenannten
Schreibprogramme so etwas heute selbstständig erledigen, auch wenn es aufwändig ist,
wassievorJahrennochselbständigundebensoaufwendigtunmussten.DieKritikander
VerwendungderneuenRechtschreibung,dieesinderPraxisinzwischeninfünfVarianten
gibt,nämlichDudenempfehlung,Konservativ,Progressiv,PresseundTolerant,istsomit
reichhaltiger, alsKritikandenInhaltenBuches. Wieauchimmer, warendieerstendrei
AuflagennochinderprogressivenFormderneuenRechtschreibunggehalten,d.h.,gibt
esmehrereSchreibweiseneinesWortes,dannwurdeimmerdiegewählt,diemitderneuen
Rechtschreibungeingeführtwurde,sohabeichjetztindieserviertenAuflagedieSchreib-
weisemeinerTextedersogenanntenDudenempfehlungangepasstd.h.,gibtesmehrere
SchreibweiseneinesWortes,dannwurdediegewählt,diedieDudenredaktionempfiehlt.
AndereKritikpunkteamBuchwarenimmerwiederTheorieundPraxis.Fürdieeinen
zuvielTheorieundzuwenigPraxis.FürdieanderenistdieDarstellungzuidealisiertund
IX
X VorwortzurviertenAuflage
müsstenochvielmehr–achsowichtige–Detailsenthalten.Dervonmirsehrgeschätzte
SängerReinhardMeyhatzudiesemThemaeinmalgereimt1:„Undichbedenkwaseinjeder
zusagenhat/undschweigfeinstill/undsetzmichaufmeinachtelLorbeerblatt/undmache
wasichwill.“Ähnlichdenkeundhandleichauch,daesnachwievormeinAnliegenist,
mitdiesemBucheinenEinstiegineinekomplexeMateriezuverschaffenundnichtmeine
LeserschaftmitkomprimiertenDetailwissenförmlichzuerschlagen,dieseszuvermitteln
bleibt nach wie vor der weiterführenden, mehr wissenschaftlichen Literatur überlassen.
„Videomeliora,proboque;deteriorasequor.(IchsehedasBessere,heißeesgutundmache
dasSchlechtere.)2.“
Intheorythereisnodifferencebetweentheoryandpractice.Inpracticethereis.
LawrencePeter„Yogi“Berra
Theoriebleibtfürmichdeswegenauchimmerdas,wasichpraktischmeinenStudentenund
Studentinnenzuvermittelnvermag, sodasssiebeiallemAbstraktendennochbegreifen,
dasesfürsiekeinenWegineineerfolgreichePraxisohneTheoriegebenkann.Gerneführe
ichindiesemZusammenhangkeinengeringerenalsNicolasLéonardSadiCarnotan,der
erkannte,dassmaneineDampfmaschinenichtnurempirischverbessernkannundsollte,
sondern dass es dringend auch geboten erscheint, die zugehörige Theorie vertiefend zu
begreifen. DasErgebniswarenseinebahnbrechendenAusführungenausdemJahr1824:
„Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette
puissance“,(BetrachtungenüberdiebewegendeKraftdesFeuersunddiezurEntwicklung
dieser Kraft geeigneten Maschinen). Womit ich dann hier im Vorwort wieder den Weg
zurückzumStrahlantriebgefundenhabe.
Zu den durchgerechneten Beispielen in diesem Buch möchte ich einmal als Lob für
meineStudentinnenundStudentenerwähnen,dasspraktischalleAufgaben,insbesondere
dieschwierigerenundaufwendigeren,vollständigoderteilweiseBestandteilemeinerKlau-
surenwarenundvondemGrosderTeilnehmer(innen)gutundauchsehrgutbewältigt
wurden.
Hamburg,imJanuar2014 WillyJ.G.Bräunling
1MitpersönlicherErlaubnisvonReinhardMeyzumAbdruckenseinerTextzeilenandieserStelle.
2PubliusOvidiusNaso,genanntOvid.RömischerDichter(43v.Chr.–17n.Chr.).
Vorwort zur dritten Auflage
DasichdiebisherigenAuflagendiesesBuchesschnelleralsgeplantverkauften,wurdeich
mehroderwenigerüberraschendmitderAnfertigungeinerweiterenAuflagekonfrontiert.
Unddabekanntlichkeinermitnichtszufriedenist, sowieauchichbishernochniemit
einerderAuflagenmeinesfertigenBucheswirklichzufriedenwar, habeichdasgesamte
Buch kurzerhand noch einmal vollständig neu überarbeitet, korrigiert, aktualisiert und
erweitert. Leider hat das etwas mehr Zeit in Anspruch genommen, als ich ursprünglich
dachte.
DieErweiterungendesBuchesbetreffeninsbesonderedierealenKreisprozesseunddie
Triebwerkssysteme,dadiesebeidenthematischenVervollständigungendesBucheshäufig
anmichherangetragenwurden. Ichhoffe, dassdieArtundWeise, wieichdieseErgän-
zungen als Autor angegangen bin, dem Leser nach wie vor die Möglichkeit bieten, den
Stoff selbstständig inhaltlich und detailliert nachzuarbeiten, was gerade bei den realen
Kreisprozessennichtimmerleichtist,daesanvielenStellenfastunmöglichist,Rechen-
beispielezumThemasoanzubieten,dasssievomLeserauch„vonHand“nachvollzogen
werdenkönnen.Ichhabedennochversucht,diesenfachlichen„Spagat“inangemessener
WeiseanzugehenunddeswegendenentsprechendenStoffzusätzlichmiteinemeinfachen
Programmier-Quellcodeversehen,sodassdievorgestelltenRechnungeninjedemFallfür
einenLeservollständignachvollziehbarbleiben,auchwennerdazununaufeinenPCoder
LaptopzugreifenunddenQuellcode–wieauchimmer–dorthinübertragenmuss.Eine
wirklicheHürdeisthierinwohlnichtzusehen.
DasBuchistnachwievorsoangelegt, dassesinsbesonderederStudentenschaftvon
Fachhochschulen,TechnischenHochschulenundUniversitätenundsonstwieInteressier-
tenandemFachgebietderFlugzeugantriebeundTurbomaschineneinenübersichtlichen
undmöglichsteinfachen–aberdennochvollständigenWegindieThematikaufzeigt.Der
angeboteneStoffkanndabeizusätzlichanhandeinigerkonzentrierterBeispieleselbststän-
digeingeübtundvertieftwerden.DasBuchistdamitalsoalseineArtKompendium(oder
alseinetwaszuumfangreichgeratenesVademekum)anzusehen,dessenInhalteunddidak-
tischerAufbausichinmeinemganzpersönlichenalltäglichenHochschulbetriebalssehr
erfolgreichherausgestellthaben.Damitwärevielleichtaberauchgesagt,wasdiesesBuch
ganz ausdrücklich nicht sein will, nämlich eine fachlich tief gehende Monografie hoch
XI
XII VorwortzurdrittenAuflage
spezialisierten Detailwissens. Dieses zu vermitteln bleibt der weiterführenden Literatur
überlassen.
InderjetztvorliegendenFormdesBuchessollesdieLeserschaftindieLageversetzen,
einTurbojet-und/odereinTurbofantriebwerkzuverstehenunddurch-bzw.nachzurech-
nen, unddassowohlohnealsauchmitEinbeziehungvonverlustbehaftetenVorgängen.
DabeigehendieBerechnungenganzbewusstundgezieltnichtübereinvereinfachendes
Basiskonzept hinaus, um so die Übersichtlichkeit der Dinge, insbesondere für fachliche
Einsteiger,inerfass-undüberschaubarenGrenzenzuhalten.
MitdemBuchmöchteichderLeserschafteinübersichtlichesGrundlagenwissenvermit-
teln,aufdemsieaufbauenundanschließendihrWissen–entsprechendihrerBedürfnisse–
selbsterweiternkann.BasierendaufdiesemKonzept,dasichpersönlichalsGrundlagedes
LehrensundLernensansehe,solldasBuchnichtdazudienen,zuzeigen,welchenGradan
fachlicherKompetenzichselbsterworbenhabeundinwelchemMaßeichdieLeserschaft
mitDetails„fachlichzuerschlagen“weiß.Schriebdochvorgut350Jahrenderfranzösische
Mathematiker, Physiker, LiteratundPhilosophBlaisePascalbereits: „DiebestenBücher
sinddie,vondenenjederLesermeint,erhabesieselbstmachenkönnen“.Daranhatsich
bisheutenichtsgeändert,abernurdann,wennmanalsAutorinderLagebleibt,sichin
seineLeserschaftversetzenzukönnen, unddaistdieLehreeinefürdenLehrendensehr
lehr-undhilfreicheBasis:„Docendodiscimus3–Lehrendlernenwir“.
Hamburg,imJanuar2009 WillyJ.G.Bräunling
3Lucius Annaeus Seneca, genannt Seneca der Jüngere. Römischer Philosoph, Dramatiker,
NaturforscherundStaatsmann.