Moin zusammen,

Ich habe ja zugegebenermaßen von der Flächenfliegerei nicht viel Ahnung, aber das hier

https://www.golem.de/news/luftfahrt-supereffizientes-flugzeug-celera-500l-koennte-bald-fliegen-1906-141815.html

klingt für meine Ohren - um es mal gelinde auszudrücken - sehr ambitioniert.

Glaubt Ihr, dass mit einer Push-Konfiguration noch eine Effizienzsteigerung um einen Faktor machbar ist?

Die Bilder (im Artikel ist ein Link auf Instagram) von den Taxi-Tests zeigen eine Kiste, die ein wenig an eine Piaggio P.180 Avanti erinnern, nur eben mit einem Prop.

Aber ein Diesel? In 20km Höhe? 800km/h Reise? Bei 45 - 65 l/h Verbrauch?

Kennt Ihr das Ding schon? Was haltet Ihr davon?

Olaf

Eine um den Faktor 10 verbesserte Effizienz ist dummes Zeug. Bei 750 km/h kannst Du mit dem 27fachen Verbrauch/h oder 9fach/100km gegenüber 250km/h - 135kts rechnen. Bei deren behaupteter Effizienz würden sie unter 3l/h bei 250 km/h verbrauchen. Bauernfängerei.

Der “Trick” ist nicht die Push-Komfiguration, sondern die Flughöhe. In 20km Höhe kann man tatsächlich sehr effizient fliegen.

Allerdings braucht man für das Hoch-Kommen so viel Sprit, dass solche Konzepte bisher noch nie wirtschaftlich funktioniert haben.

Das ist kein Jet sondern ein 12-Zylinder Diesel Kolbenmotor. Da bin ich auf die 20km Höhe aus mehreren Gründen gespannt

Hier gibt es noch mehr Details dazu:

https://www.thedrive.com/the-war-zone/28409/the-mysterious-and-potentially-revolutionary-celera-500l-aircraft-may-fly-soon

Aus meiner Sicht werden dabei auch ein paar Aussagen des deutschen Artikels relativiert. Die 10fache Effizienz kommt natürlich von der großen Flughöhe. Die Verbrauchsangaben sind aber nur Bestandteil der Patentanmeldung als (theoretisch) erreichbare Effizenzsteigerung und nicht berechnete Werte des aktuellen Flugzeugs. Ähnlich interpretiere ich die mögliche Fluggeschwindigkeit. Wohl eher ein Wert einer denkbaren Auslegung, aber nicht des Prototypen. Es ist schon vorstellbar, dass mit der Erweiterung des nutzbaren Luftraums nach oben, deutlich die Effizienz gesteigert werden kann. Wer sich die Verbrauchsprofile von Turbinentriebwerken ansieht, kommt durchaus auf einen Faktor 3 bis 4 zwischen dem spezifischen Verbrauch in Bodennähe und in FL400. Wenn man das Triebwerk dazu bringen kann in FL650 auch noch ausreichend Leistung zu erzeugen und eine Druckkabine mit passenden Notverfahren entwickelt, die gewerblich in dieser Höhe betrieben werden kann, dann ist das sehr interessant. Ich könnte mir daher vorstellen, dass es sich bei dem fotografierten Flugzeug eher um einen Technologie-Demonstrator handelt, als um das "Endprodukt", was in der Patentschrift beschrieben wurde.

Frage: Ist ein erteiltes Patent öffentlich einsehbar?

Die Flächen sind sehr klein und dünn. Ich vermute mal, dass der Rumpf auch deutlich Auftrieb erzeugen wird. Und ehrlich gesagt, eine Schönheit ist das Flugzeug nicht. Ob der Diesel, wie Malte schon erwähnt hatte, in der Höhe noch genug Dampf hat, ist "ambitioniert". Wäre schön, wenn es klappen würde.

wer will, kann die grob gf200 im deutschen museum in münchen bewundern....

so wie der flieger anmutet...ist es eine kopie von der aller ersten cirrus von 1989....

mfg

ingo fuhrmeister

Frage: Ist ein erteiltes Patent öffentlich einsehbar?

Der Artikel verlinkt auf dieses Patent https://patents.google.com/patent/US9446835B2/en

Ob der Diesel, wie Malte schon erwähnt hatte, in der Höhe noch genug Dampf hat, ist "ambitioniert".

Das war Max, ich habe keine Aussage zu dem Flieger getätigt.

„Wer sich die Verbrauchsprofile von Turbinentriebwerken ansieht, kommt durchaus auf einen Faktor 3 bis 4 zwischen dem spezifischen Verbrauch in Bodennähe und in FL400“

Hallo Michael,

Ohne jetzt zu viele Erbsen zu zählen: diese Aussage ist nicht richtig. Der spezifische Verbrauch einer Gasturbine hängt vom Verdichtungsverhältnis ab (bauartbedingt) und zum Teil von der Differenz Turbinentemperatur zu Aussenluft Temperatur (betriebsbedingt.) Deshalb laufen die Triebwerke etwas effizienter in großer Höhe -> kalte Luft.

Wenn die Triebwerke oben um den Faktor 4 weniger verbrauchen liegt das daran dass sie auch (fast) nur 1/4 des Schubs produzieren.

Merke: Gasturbinen sind nicht Turbocharged.

Man erhöht die Effizienz durchs fliegen in dünner Luft: größere True Air Speed bei nur leicht erhöhtem Widerstand. Sonst könnte man mit einem Citation Jet gerade mal 2 Stunden fliegen und der Tank wäre leer...

Anders beim Diesel: durch mehrstufige Aufladung kommt da auch in großen Höhen noch Leistung raus, wahrscheinlich müsste man den Abgasturbolader noch durch einen mechanischen Kompressor ergänzen.

Hier gab es schon vor vielen Jahren interessante Projekte:

Development of the high-flying Ju-86 continued in anticipation of better-performing enemy interceptors. The further improved R model boasted more powerful engines and a tapering wing extension that increased the span to 105 feet. The use of nitrous oxide injection at altitude enabled the diesels to produce more power at 40,000 feet than had the P model’s engines at 32,000 feet (750 hp vs. 680 hp). With the addition of four-blade propellers, the new engines and wings allowed the Ju-86R to fly as high as 47,000 feet. Like its predecessor, the R model appeared in both bomber and reconnaissance versions.

Grundsätzlich halte ich diese Projekte für wesentlich komplizierter als sie auf den ersten Blick aussehen. Heiko Teegen hatte ähnliches versucht (Twin Diesel an Pylonen). Hat nicht funktioniert. Aleko oder so ähnlich war der Name der Mühle.

https://de.wikipedia.org/wiki/HPA_TT62

"Merke: Gasturbinen sind nicht Turbocharged"

Erfüllen aber doch einige Merkmale eines Turboladers..

Ich würde sogar sagen, Gasturbinen sind Turoblader mit integriertem Brennraum...

Wie turbogeladene Kolbenmotoren sind sie in niedrigen Höhen leistungslimitiert und mit steigender Höhe dreht der Gasgenerator immer schneller, so dass die Leistung nicht in dem Maße absinkt, wie sie es nach dem Verlust an Luftdichte tun würde.

Die PT6-66D könnte am Boden 1825 PS liefern, ist aber auf 850 PS limitiert. Mit steigender Höhe werden die 1825 PS immer weniger aber erst dort, wo es auf unter 850 PS sinkt, verliert man an verfügbarer Leistung. Natürlich unter Beachtung weiterer Parameter wie Temperatur und maximaler Drehzahl des Gasgenerators.

Das meine ich auch, nicht umsonst kann man relativ einfach Turbolader zu Modellturbinen umbauen.

Das ist so eigentlch nicht richtig.
Gastturbinen sind nicht auifgeladen!
Wovon Du schreibst sind Turbinen, die auf eine wesentlich hoehere Thermische Leistung ausgelegt sind und und dann "flat rated" sind fuer den Betrieb auf seal level. Man nimmt also ein wesentlich groesseres Triebwerk und begrenzt es auf die zugelassene Schubleistung bzw Torque auf sea level.
Die Leistung sinkt trotzdem erheblich ab in der Hoehe und ist im wesentlichen eine Funktion der Lufdichte. Die halbiert sich etwa alle 18,000ft.
Turbolader, vor allem in Kombination mitmechanischen Kompressoren koennen bei Kolbenmotoren die Leistung bei in grosse Hoehen konstant halten.
Happy Landings,
Guido

Dass Turbinen flat-rated werden, liegt aber hauptsächlich daran, dass die Antriebswelle für Propeller oder Fan nur für ein gewisses maximales Drehmoment ausgelegt ist.

Man möchte eine bestimmte Leistung in einer bestimmten Höhe haben. Darauf wird die Turbine ausgelegt. Dabei ergibt sich auch ein Drehmoment in dieser Höhe. Da die Leistung mit der Höhe abnimmt bzw. die in einer Höhe erzielte Leistung zum Boden hin zunimmt, würde auch das Drehmoment am Boden sehr viel höher sein als in der Auslegung für den Reiseflug. Man könnte natürlich auch die Antriebswelle entsprechend größer dimensionieren, aber das erhöht zum einen das Gewicht und hat noch andere Auswirkungen. So müsste man das Seitenruder größer auslegen, um bei einer Twin in OEI noch das Giermoment ausgleichen zu können. Eine Single Engine wäre auch deutlich schwieriger im Handling beim Durchstarten, wenn man die volle theoretische Startleistung abrufen könnte.

Ich will damit sagen, dass "Flat-Rating" nicht wegen der abnehmenden Leistung mit der Höhe erfolgt, sondern wegen einem ZUVIEL an Leistung in niedriger Höhe.

Nope, da macht ihr einen Denkfehler.

Ergänzend kann man hinzufügen, dass ein gleiches Konzept auch mit einem Kolbenmotor möglich wäre, der auf eine Leistung von z.B. 300 PS in der Höhe ausgelegt wird und dann wegen der Dimensionierung der Kurbelwelle am Boden nur mit Halbgas betrieben werden darf.

Ich denke, wir sind uns einig, dass die mögliche Effizienz in Form von Treibstoff/Strecke mit zunehmender Flughöhe steigt, da der Effekt von niedrigerer Temperatur und geringerem Luftwiderstand höher ist als die abnehmende Leistung des Triebwerks.

Angesichts mehrerer Kompressorstufen die auf einer gemeinsamen Welle durch eine Turbine im Abgasstrom angetrieben werden klingt das "nicht aufgeladen" nicht überzeugend, aber erstens ist das vermutlich Definitionssache und mir zweitens nicht so wahnsinnig wichtig.

An den Zwöfzylinderdiesel in 20km Höhe glaube ich jedenfalls nicht so schnell.

Man könnte bei ausreichender Geschwindigkeit auch ein Staustrahltriebwerk einsetzen - ohne Verdichter und Turbine. Der erforderliche Druck kommt aus dem Staudruck - ram jet.

sollte effektiv sein

Leute, werft nicht alles durcheinander.
Gaasturbinen sind nicht "aufgeladen". Das ist auch keine Ansichtssache, sondern Fakt.
Das Verdichtungsverhaeltnis bleibt konstant mit steigender Hoehe. Ein Lader dagegen erhoeht es.

Allerdings sind viele Gasturbinen thermodynamisch fuer weit hoehere Leistung ausgelegt als das Flugzeug zertifiziert ist (teilweise faktor 2). Vorteil: das Triebwwerk kann diese aber bis zu einer größeren Höhe halten. Das ist das Prinzip von „flat rating“.

Die After Market Anbieter, zB Blackhawk etc. machen genau das. Eine TBM 850 zum Beispiel kann die volle Leistung erst nach gear up / flaps up nutzen. Die Max power auf seal level bleibt unveraendert.

Das hat aber nichts mit "Aufladung" zu tun.
Das heißt, eine Gastrubine verliert etwa 50% ihrer zertifiziertenLeistung alle 18,000ft.

Und genau deshalb ist der Turbocharged Motor Diesel Motor für das genannte hi Altitude aircraft project im Gespräch.

Ich bin übrigens Dipl.-Ing. und habe mich mit Antriebstechnik immer interessiert auseinandergesetzt. Nichts hasse ich mehr als schnell dahingeschriebene Halbwahrheiten im Internet.

Insbesondere bei piston engines gibt es jede Menge Halbwissen, das ständig weiter verbreitet wird. Beim Thema „leaning“ stellen sich bei mir die Nackenhaare auf :-). Das ist aber ein ganz anderes Thema...

Meine Kommentare waren nur auf die Triebwerksauswahl bezogen. Fuer das Gesamtprojekt bin ich sehr pessimistisch. Das ist wesentlich komplexer als in dem Artikel dargestellt.

Das hat man beio der V1 angewendet. Der Schlechteste Wirkingsgrad einer Gasturbine, den man sich vorstellen kann (um 10%). Fuer ein "one-way" Produkt wir de V1 allerdings gut gedacht.

In der Höhenforschung schon länger bekannt:

https://de.wikipedia.org/wiki/Grob_G_850

Die Wahl fiel auf Ottomotoren, da diese verglichen mit Dieselmotoren und Strahltriebwerken den geringsten spezifischen Luftverbrauch haben. Im Unterschied zu Diesel- und Strahlantrieben verbrauchen Ottomotoren mit ihrem Verbrennungsluftverhältnis λ (Lambda) gleich 1 den gesamten zugeführten Sauerstoff. Diesel- und Turbinenantriebe arbeiten mit Luftüberschuss, wobei Turbinenantriebe in der Regel etwa 70 % des zugeführten Sauerstoffs nicht nutzen können, da sonst die Turbinenschaufeln durch zu hohe Temperaturen beschädigt würden. Für einen Dieselmotor mit einer vergleichbaren Höhenleistung hätten wegen des höheren Luftbedarfs (λ ≈ 1,4) die Verdichter der Lader und die Ladeluftkühler deutlich größer konstruiert werden müssen. Hinzu kommt das bauartbedingte Mehrgewicht von Dieselmotoren. Ein Turbinenantrieb für die projektierte Flughöhe hätte in niedrigeren Höhen stark gedrosselt werden müssen, was die Verwendung von überdimensionierten Triebwerken und Einbußen bei der Effizienz bedeutet hätte.^[4]

^{(jetzt also Diesel... im spezifischen Spritverbrauch für Drohnen ja schon länger genutzt worden).}

^{https://en.wikipedia.org/wiki/Caproni_Ca.161}

^{Krasses Leistungsgewicht schon 1936. Tolle Bilder vom Druckanzug. Noch höher als die Ju-46.}

Auch als Dipl.-Ing. kann man YouTube öffnen und sich diverse Videos zu selbstgebauten Turbojets anschauen. Siehe da, die bestehen eigentlich immer aus einem handelsüblichen Turbolader mit dazwischengeschweißter Brennkammer.

Es gibt auch turbogeladene Otto-/Dieselmotoren, die ihre größte Leistung auf Meereshöhe erreichen.

Eine Gasturbine und ein Turbolader sind schon sehr ähnliche Konzepte.

Der Ansatz mit Dieselmotoren für den Flug in großer Höhe erscheint mir grundsätzlich richtig und nicht ganz neu aber für lange Zeit vergessen. Man wird jedoch Turboaufladung mit Supercharging kombinieren müssen, auch wegen der benötigten Zapfluft.

Eine Gasturbine und ein Turbolader sind schon sehr ähnliche Konzepte.

Sie ähneln sich konstruktiv in so fern, als dass sich sehr hitzebeständige Schaufelräder mit sehr hoher Geschwindigkeit drehen.
Für einen Hobbybastler ist so ein Turbolader in der Tat eine günstige (wenn nicht die einzige) Möglichkeit, an so ein hitzebeständiges Hochgeschwindigkeits-Schaufelrad zu kommen, ohne gleich eine ganze Modell-Turbine zu kaufen. Darum sind sie bei Bastlern beliebt. Übrigens verwenden die oft die Abgas- und nicht die Verdichter-Seite des Turbos...

Das hat aber nix damit zu tun, dass sie sehr unterschiedlich eingesetzt werden. Ob der Verdichter-Teil einer typische Flugzeug-Turbine in der Funktion eher dem Turbo oder eher dem Komprimierenden Kolben im Turbo-Kolben-Motor entspreicht kann man lange philosophisch diskutieren.
Was aber klar ist: Im Turbo-Kolbenmotor dient der Turbo im Wesentlichen (bei den Turbo-Normalized-Konzepten sogar ausschliesslich) dazu, den Eingangsdruck des eigentlichen Motors unabhängig vom Aussendruck konstant zu halten.
Mir ist kein gängiges Strahltriebwerks-Konzept bekannt, bei dem der Druck am Ende der Verdichterstufen weitgehend unabhängig vom Aussendruck ist - das ist ein wesentlicher Unterschied!

"Mein Turbo, dein Turbo..."

Ist nicht "flat-rated" in der Turbinenwelt ein sehr ähnliches Konzept wie "turbo-normalized" in der Kolbenwelt?