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5 Analyse der nominalen Diffusorkonfiguration
5.5 Diskussion und Schlussfolgerungen
5.5.1 Einfluss auf das Gesamtsystem Triebwerk
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde ein Triebwerksmodell aufgebaut, wie es in
Kap. 4.1.2 beschrieben ist. Dieses Modell diente dazu, den Einfluss der untersuchten
Parameter Impellerschaufelspalt und der Zapfluftmassenströme FBL und ABL auf das
Gesamtsystem Triebwerk aufzuzeigen. Dazu wurden die in der vorliegenden Studie gemessenen
und in Kap. 5.2.3 vorgestellten Korrelationen in das Modell implementiert.
Der Schaufelspalt am Austritt des Radialverdichterimpellers ist zum Einen ein Auslegungsparameter.
Er ist abhängig von den Fertigungstoleranzen, der Drehzahl, dem
axialen Temperaturdehnungsverhalten des gesamten Hochdruckrotors als auch von Lage
und Verhalten des Axiallagers. Weiterhin kann sich der Spalt durch Erosion oder
andere Betriebseinflüsse verändern bzw. vergrößern.
In Abb. 5.13 ist der Einfluss des Impellerschaufelspalts auf die Leistungsparameter
des in der vorliegenden Studie verwendeten generischen Triebwerkmodells dargestellt.
Für die verschiedenen Spalte wurde ausgehend vom Nominalfall jeweils ein Regelparameter
konstant gehalten. Hier wurden dazu der Nettoschub F , das Druckverhältnis
über den gesamten Verdichter π 23 und die Brennkammeraustrittstemperatur T t4 , angelehnt
an Bräunling (2009) und Jeschke (2010), gewählt. Der Simulationsfall des konstanten
Schubs entspricht der praktischen Forderung des Flugzeugs an das Triebwerk.
Bei verminderter Triebwerksleistung wird der Schubhebel entsprechend nachgestellt. Der
Fall der konstanten Turbineneintrittstemperatur trägt der Materialbelastung Rechnung,
während das Verdichterdruckverhältnis ein Auslegungsparameter ist, der relativ leicht zu
messen ist. Als Betriebspunkt wird der Bodenstandfall definiert. Andere Betriebspunkte
wie der Höhenflugfall ergeben sehr ähnliche Ergebnisse.
Diese drei Parameter F , π 23 und T t4 werden in Abhängigkeit zum Rotorspalt in
Abb. 5.13a bis c gezeigt. Als Bewertungsparameter werden in Abb. 5.13d bis f der
spezifische Kraftstoffverbrauch (SFC: Specific Fuel Consumption), der Wirkungsgrad
des Kerntriebwerks η Kern und die Turbinenaustrittstemperatur T t5 dargestellt. Der SFC
ist dabei als der Brennstoffmassenstrom bezogen auf den Schub definiert:
SFC =
ṁB
F
(5.7)
In Abb. 5.13 ist der Einfluss des Impellerschaufelspalts auf die Leistungsparameter
des Triebwerksmodells dargestellt. Im Regelfall von konstantem Schub F = const. zeigt
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