Is een turboprop anders qua turbine design.

[Arthur R]

Heren

Allereerst komplimenten voor jullie subforum en bouwseld. Wat super mooi zeg.

Door de verhalen die ik hier de laatste weken gelezen heb ben ik me wat dingen af gaan vragen. Ik heb vroeger (20 jaar gelden) met brandstof hydroplanes gevaren. Die hebben in het echt turboshafts.

Dat bestond 20 jaar gelden niet. Nu kun je tegenwoordig een marine turboshaft kopen maar daar moet je wel een kind voor verkopen.

Nu vroeg ik mij wat zaken af. Als je een turbine puur als turboshaft ontwerpt, wordt het dan ook anders? Het is lijkt mij altijd de bedoeling dat het vermogen dat nodig is om de kompressor aan te drijven maar net geleverd wordt door de turbine.

Nu lees ik op het net dat een turbine een enorm luchtoverschot heeft en dat maar een klein gedeelte van de lucht echt nodig is voor de verbranding. Als je dan een turboshaft (of turboprop) ontwerpt, kun je dan ook de 2e turbine voor een deel aandrijven met koude lucht? Een bypass ratio op de turbine zeg maar. Het lijkt me dat je dan de turbine misschien kleiner kunt maken of misschien ook wel kouder. Hoewel een kleinere delta T op de turbine een verminderd rendement zou betekenen (als ik het goed begrepen heb).

Het lijkt me namelijk dat je met een bypass en een relatief grote, langzame 2nd stage een hoger rendement kan halen op een lager toerental. Op zich doet men toch het zelfde met een high bypassratio turbofan, maar dan net andersom.

Mis ik iets in mijn denkwijze?

Gr Arthur

 

[speedo]

Beste Arthur,

Een turbojet bestaat in feite uit twee delen: en gasgenerator en een jetpijp die de uitlaatgassen versnelt. Een turboshaft heeft in plaats van een jetpijp een tweede turbine (de powerturbine), die de energie in de uitlaatgassen van de gasgenerator omzet in rotatie (torsie). Bij een turbofan wordt die rotatie gebruikt om een grote fan aan te drijven, die een grotere hoeveelheid lucht verplaatst dan een turbojet, maar met een lagere snelheid.

Het idee om de bypass lucht van deze fan gebruiken om een tweede powerturbine aan te drijven is niet handig. Je kunt beter de rotatie van de eerste powerturbine meteen gebruiken.

Er zijn trouwens ook ontwerpen waarbij de turbine van de gasgenerator meteen ook als powerturbine wordt gebruikt, met een tandwielvertraging. Daarvoor wordt die turbine dan groter uitgevoerd, omdat deze twee taken krijgt te verwerken.

Het rendement verhaal heeft te maken met de snelheid van de uitlaatgassen. Die zijn bij een turbojet heel hoog. Als die snelheid te ver af ligt van de uiteindelijke snelheid van het vliegtuig, gaat veel energie verloren.
Alsof je wilt optrekken in de vijfde versnelling, als het ware.

De turbine gebruikt bij de verbranding maar een gedeelte van de zuurstof uit de gecomprimeerde lucht. Hierdoor warmt de rest van deze lucht op en zet uit. Het turbinewiel haalt vervolgens een deel van de energie uit deze hete lucht om de compressor aan te drijven. Het is een mooi samenspel van luchtdruk, luchttemperatuur en luchtsnelheid.

Met dank aan AgentJayZ voor de info.

Groeten van Emile

 

[Arthur R]

Aha.

Omleiden heeft geen zin dus.

Maar kan de powerturbine een stuk langzamer draaien dan de motor zelf? Anders wordt de uiteindelijke overbrening van de vertragingsbak zo groot lijkt me. Het lijkt me bijvoorbeeld mooi om 150 000 toeren te hebben voor de turbine en dan 50 000 voor de power turbine en dan weer vertragen tot 16666 toeren ( 3:1 - 3:1). Of kan zo'n "overbrenging" tussen de turbine en power turbine niet? Als de power turbine bijvoorbeeld een behoorlijk grotere diameter heeft dan de turbine, en veel schoepen die vrij dicht zijn, en met een kleine hoek? Het lijkt me gewoon dat 150 000 toeren wat veel is voor een vertragingsbak.

Gr Arthur