Durchgeführt in Kooperation mit der University

(1)

and Specific Fuel Consumption for Turbofan Engines

Oliver Schulz

1. Prüfer: Professor Dr. Scholz 2. Prüfer: Professor Dr. Bräunling

Durchgeführt in Kooperation mit der University

of Limerick

(2)

Inhaltsübersicht

• Definitionen

• Gleichungen zur Berechnung des Schubes

• Gleichungen zur Berechnung des spezifischen

Brennstoffverbrauches (SFC)

(3)

Warum dieses Thema?

• Wichtig für Flugzeugdesign/ -auslegung

• Keine realen Triebwerksdaten vorhanden

• Viele Formeln in Literatur, aber wie gut sind die?

(4)

Schub

F

_N

= m

_f,TW

(V

_aus

-V

_ein

)

• Schub nimmt mit zunehmender Geschw. ab

(je größer BPR desto stärker dieser Effekt)

• Schub nimmt mit zunehmender Höhe ab

(5)

Spezifischer Brennstoffverbrauch (SFC)

c = m

_f,fuel

/ F

_N

• Verschiedene TW werden vergleichbar, Treibstoffmassenströme zu verschieden

• Umgekehrte Effizienz, je kleiner desto besser

(6)

Spezifischer Brennstoffverbrauch (SFC)

• SFC sinkt mit der Höhe

• SFC steigt mit Geschwindigkeit

• SFC hat ein Minimum, mehr oder weniger Schub

lassen SFC steigen

(7)

Schubveränderung über V und h

F

_N

/F

_N,0

= σ

^x

(2.1)

F

_N

/F

_N,0

= 1-C·h Raymer

F

_N

=C

_Tc1

(1-h/C

_Tc2

+C

_Tc3

h

²

) Eurocontrol

F

_N

/F

_N,0,s

= (k

₁

+k

₂

λ +(k

₃

+k

₄

λ )M) σ

^S

Howe

F

_N

/F

_N,0

= 1-k

₁

V+k

₂

V

²

(2.5)

F

_N

/F

_N,TO

= 1-0,45M(1+ λ )/((1+0,75 λ )G)

^0,5

+ (0,6+0,11 λ /G)M

²

(8)

Verhalten der Schubgleichungen

(9)

• F

_N

/F

_N,0

=1-h/C

• Folgt keinem Trend über BPR

• Folgt Trend über V

• V

_CAS

=200 kts folgt C=47000 ft

^-1

• V

_CAS

=300 kts folgt C=57000 ft

^-1

• Genauigkeit bleibt ähnlich

• Ergebnisse fokussierter

(10)

Schlussworte Schub

• Howes Gleichung bringt die genausten Ergebnisse

• Raymers Gleichung bringt für die Einfachheit der Gleichung sehr gute Ergebnisse

• Das neue Model (Raymer erweitert) fokussiert die

Ergebnisse stärker

(11)

SFC-änderung mit V und h

• c=c

₂

θ

^0,5

M

ⁿ

(2.15)

• c=c

₁

(1-0,15 λ

^0,65

)(1+0,25(1+0,063 λ

²

)M) σ

^0,08

Howe

• c=c

₀

(1+k

₄

M) (2.21)

(12)

Verhalten der SFC-Gleichungen

(13)

(14)

Schlusswort SFC

• Alle Formeln sind von Trend her richtig

• Gute Formel von Howe

c=c

₁

(1-0,15 λ

^0,65

)(1+0,25(1+0,063 λ

²

)M) σ

^0,08

(15)