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Untersuchungen zur Auswirkung des More-Electric-Konzepts auf das Betriebsverhalten von Turboluftstrahl-Triebwerken (Berichte aus der Luft- und Raumfahrttechnik)

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de Limba Germană Carte Paperback – 26 Nov 2012
Das Konzept des More-Electric-Aircraft hat zum Ziel, durch den erhöhten Einsatz von elektrischen Komponenten die Wirtschaftlichkeit durch Steigerung der Zuverlässigkeit und Senkung der Betriebs- und Wartungskosten zu erhöhen. Es ist dabei unter anderem vorgesehen, die Verdichterzapfluft zu eliminieren und durch elektrisch betriebene Systeme zu ersetzen. Die Vor- und Nachteile dieses Konzepts wurden bereits umfassend hinsichtlich der potentiellen Einsparungen am Flugzeug diskutiert. Bei diesen Arbeiten wurde jedoch meist ausschließlich das Flugzeug betrachtet und weniger Aufmerksamkeit dem Triebwerk gewidmet. Der von der ansteigenden Anzahl elektrischer Komponenten benötigte Leistungsbedarf soll jedoch bei aktuellen Konzepten primär durch vom Triebwerk angetriebene, elektrische Generatoren erzeugt werden. In der vorliegenden Arbeit wird daher der Einfluss des More-Electric-Konzepts auf das Triebwerk untersucht.Zu Beginn der Arbeit wird die entwickelte Modellierung des elektrischen Systems am Flugzeug beschrieben. Dabei wird sowohl ein Modell der elektrischen Flügelenteisung als auch eines des elektrischen Systems zur Frischluftversorgung und Bedruckung der Flugzeugkabine aufgebaut. Die Simulationen werden für eine repräsentative Kombination aus einem zweimotorigen Geschäftsreiseflugzeug und einem modernen Zweiwellen-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk durchgeführt.Mittels des somit errechneten elektrischen Leistungsbedarfs des Flugzeuges wird unter Zuhilfenahme eines Leistungsrechnungsmodells des Triebwerks ein Vergleich zwischen dem More-Electric-Konzept und dem Zapfluft-Konzept durchgeführt. Für Frischluftversorgung und Bedruckung führt dies zu dem Ergebnis, dass bei optimaler Positionierung der Zapfluftventile beim Zapfluft-Konzept weniger Leistung als beim More- Electric-Konzept entnommen wird. Weiterhin kann gezeigt werden, dass die Leistungsfähigkeit des More- Electric-Konzepts im Gegensatz zum Zapfluft-Konzept vom geforderten Schub und von der Flugbedingung weitgehend unabhängig ist. Die mechanische Wellenleistungsentnahme zur Erzeugung der elektrischen Leistung kann allerdings bis zu 25 % der Hochdruckturbinenleistung betragen.Auf Basis dieser Erkenntnis wird der Einfluss eines solchen Leistungsbedarfs auf die Betriebsstabilität des Triebwerks untersucht. Die Untersuchung umfasst die Auswirkungen auf die Lage der Verdichterarbeitslinien, auf das Schubverhalten unter der Annahme konstanter Turbineneintrittstemperatur und Hochdruckwellendrehzahl, sowie auf das Betriebsverhalten des Triebwerks bei schnell ansteigender Leistungsentnahme des Generators. Es wird ermittelt, dass hinsichtlich der elektrischen Leistungserzeugung eine Entnahme von der Hochdruckwelle aufgrund der niedrigeren Drehzahlschwankungen wirtschaftlicher ist, dass aber unter den Gesichtspunkten Schub und Verdichterstabilität eine Niederdruckwellenentnahme vorteilhafter ist. Daraufhin werden Möglichkeiten diskutiert, die an herkömmlichen Triebwerken zur Verfügung stehenden Stellgrößen, wie Abblasventile, variable Verdichterleitgitter und Brennstoffmassenstrom, gezielt zur Verbesserung des Triebwerkverhaltens bei schneller Zunahme der Wellenleitungsentnahme einzusetzen.Diese Arbeit zeigt neben den genannten Detailergebnissen, dass bei der Bewertung des More-Electric- Konzepts Triebwerk und Flugzeug zusammen betrachtet werden müssen, um Schlussfolgerungen auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems ziehen zu können.
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Din seria Berichte aus der Luft- und Raumfahrttechnik

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Specificații

ISBN-13: 9783844014617
ISBN-10: 3844014616
Pagini: 150
Ilustrații: 3 farbige Abbildungen
Dimensiuni: 149 x 210 x 19 mm
Greutate: 0.22 kg
Editura: Shaker Verlag
Seria Berichte aus der Luft- und Raumfahrttechnik