Gasturbinen haben einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad als Hubkolbenmotoren, so ca. 50% schlechter bei kleinen Exemplaren.

Dafür sind sie zuverlässiger und leichter. Hubkolbenmotoren lassen sich heutzutage bis 350 PS finden, Turbinen findet man meist erst darüber. Für die Cessna 208 gäbe es schlichtweg keinen Kolbenmotor. In der Klasse bis 350 PS findet man auch kaum Turbinen, da die Vorteile des Kolbenmotors meist überwiegen.

Früher gab es Kolbenmotoren bis 2000 PS, die sind jedoch verschwunden. Ich bin sicher, dass es möglich wäre, Turbinen bis 2000 PS durch 2-Takt-Diesel zu ersetzen aber den Entwicklungsaufwand für so ein kleines Marktsegment trägt heutzutage keiner. Wir waren im 2. Weltkrieg deutlich weiter was Flugmotoren angeht.

Wird der Antrieb oft im Teillastbereich betrieben, ist der Kolbenmotor extrem im Vorteil. Mein Flugzeug braucht im "Leerlauf" am Boden 130l/h und im "Volldampf" auf FL310 180l/h. Kleine Flugzeuge werden oft im Teillastbereich betrieben, größere praktisch nur am Boden. Das geht so weit, dass Turbopropflugzeuge oft mit "Vollgas" im Sinkflug betrieben werden, weil es sparsamer ist.

Hi,

Was mich stutzig macht: Hubschrauber haben auch Turbinen, werden aber seltenst wirklich hoch beflogen.

Ja, Hubschrauberpiloten bekommen üblicherweise oberhalb von 2000ft AGL Höhenangst :)

Aber der Heli ist auch nicht das erste Mittel der Wahl, wenn es um das effiziente Zurücklegen von Flugmeilen geht. Er ist dann erforderlich, wenn Start oder Ziel keine Flugplätze sind, oder wenn es um bodennahe und/oder "langsame" Einsätze geht (da gibt's endlos viele Möglichkeiten).

Beim Heli geht's nicht (und ging's noch nie) um den Spritverbrauch, sondern um Zuverlässigkeit und Leistung im Verhältnis zum Gewicht. Und da ist für alles was schnell oder stark sein soll die Turbine das Mittel der Wahl. Und mehr Laufruhe hat sie auch.

In der privaten Heli-Fliegerei ist aber der Kolbenmotor deutlich häufiger, weil das bei den kleinen und leichten Maschinen einfach günstiger ist. Da fliegt man übrigens fast ausschließlich Lycoming-Boxer der Kaliber -360 (Cabri, Hughes, Enstrom, Robinson) und -540 (Robinson R44).

Olaf

Hier wirst Du fündig, z.B. Seite 401 im PDF:
https://www.tbm.aero/wp-content/uploads/2019/05/PIM-940-Post_MOD70-0649-00A.pdf

TBM 940:
0 ft: 242 KTAS at 88 GAAL/h = 2.75 NM/GAL
31,000 ft: 320 KTAS at 55 GAL/h = 5.82 NM/GAL
(recommended cruise, ISA, mid cruise mass 6.300 lbs)

Propellerturbinen sind leicht, sehr zuverlässig, arbeiten mit geringen Vibrationen und sind ziemlich anspruchslos, was Qualität des Kraftstoffes angeht. JET Fuel gibt es auch weltweit.
In großer Höhe erreichen sie eine durchaus gute Wirtschaftlichkeit.

Die Steigerung sieht man mit Jet Triebwerken (noch leichter, noch komfortabler und vibrationsärmer, noch mehr auf Höhe angewiesen).
Cessna 510 Citation Mustang:
5,000 ft: 269 KTAS (= VMO 250 KIAS) at 152 GAL/h = 1.77 NM/GAL
35,000 ft: 340 KTAS at 91 GAL/h = 3.74 NM/GAL
39,000 ft: 330 KTAS at 77 GAL/h = 4.29 NM/GAL
41,000 ft: 317 KTAS at 70 GAL/h = 4.52 NM/GAL (Cabin ALT: 8,000 ft)
(Cruise Detent = High Speed Cruise, ISA, mid cruise mass 7.500 lbs)

Zum Vergleich Kolbenmotor:
Cessna 421C:
0 ft: 174 KTAS at 36 GAL/h = 4.83 NM/GAL
25,000 ft: 217 KTAS at 36 GAL/h = 6.03 NM/GAL (Cabin ALT: 9,300 ft)
(60 % MCP, ISA, mid cruise mass 6,900 lbs)

Die Cabin ALT limitiert bei einigen Flugzeugen das Profil. Auch eine King Air C90 hat nur 5.0 psi max. differential Pressure.

Noch ein paar ergänzende Anmerkungen zu Achim's Post:

Immer wieder lese ich in Bezug auf Turbinenflugzeuge "die saufen wie ein Loch wenn sie nicht in entsprechender Höhe geflogen werden."

Das is irreführend. Es sollte heißen: "die saufen wie ein Loch bezogen auf die zurückgelegte Strecke, wenn sie nicht in entsprechender Höhe betrieben werden".

Wie Achim schrieb, steigt der Verbrauch einer Gasturbine mit zunehmender Leistungsabgabe nur unwesentlich (130l/h Leerlauf, 180l/h Vollgas). Daher kann man die Wirtschaftlichkeit nur über den Luftwiderstand regeln, und der ist mit zunehmender Höhe niedriger. Das heißt, man fliegt mit zunehmender Höhe schneller und legt pro verbranntem Liter Kerosin eine größere Strecke zurück.

Was mich stutzig macht: Hubschrauber haben auch Turbinen, werden aber seltenst wirklich hoch beflogen. Oder aber eine Cessna 208. Wenn die So unwirtschaftlich wäre, würde sie doch nicht derart oft geflogen werden?!

Hubschrauber stellen höhere Anforderungen als Flugzeuge an die Zuverlässigkeit und die Leistung pro Gewicht. Beides ist bei Gasturbinen deutlich höher als beim Kolbenmotor.

Obwohl Du es nicht direkt angesprochen hast, ist es aber vor allem bei den Militärs von Vorteil, wenn man überall denselben Treibstoff nutzen kann. Gasturbinen sind ziemlich Treibstoffagnostisch; die fressen alles, was brennt. Ein Kolbenmotor nicht, egal ob Benzin oder Diesel.

Der amerikanische Kampfpanzer M1 Abrams wird von einer Gasturbine angetrieben und säuft wie ein Loch. Der Vorteil liegt aber darin, daß man keine separate Benzinversorgung braucht; die Logistik wird vereinfacht, wenn alle Diesel bzw. Kerosin brauchen.

Immer wieder lese ich in Bezug auf Turbinenflugzeuge "die saufen wie ein Loch wenn sie nicht in entsprechender Höhe geflogen werden."

Die Turbine ist am Ende auf eine Höhe ausgelegt und wenn Sie darunter betrieben wird läuft sie ineffizient weil sie viel zu viel Luft ansaugt und dabei viel Leistung verschenkt und sie läuft zudem extrem lean of peak. Konstruktiv fehlt hier gewissermaßen die Drosselklappe und das Wastegate. Desto mehr die Turbine für Höhe ausgelegt ist (und damit unten durch das Drehmoment begrenzt ist) desto größer wird das Problem. Bei einer Allison, die ja typischerweise in Hubschraubern läuft, ist der Effekt nicht so groß, die PT6 welche typischerweise zwischen FL200-300 läuft ist es etwas schlimmer und bei Jets welche über FL400 ausgelegt sind ist der Effekt massiv. Als ich mal in der Citation mitgeflogen bin zeigte das MFD direkt nach dem Start mit ziemlich vollen Tanks nur 1,5 Stunden Endurance. Und später hat das sinken um 10.000 ft von ca. FL400 auf ca. FL300 den Verbrauch um 50% ansteigen lassen.

Jetzt fragt sich der Leser natürlich, ob es nicht möglich wäre, eine Turbine (zumindest am Boden, aber warum nicht auch in für niedrige Höhen) so auszulegen, dass sie dort weniger vebraucht ?

Hallo Markus,

das hier

Selbst fliegen tue ich nicht, interessiere mich aber schon seit kindestagen an für die Fliegerei.

und das hier

Ich bin Fallschirmspringer und besitze die Gleitschirm- Lizenz inklusive Motorantrieb.

passen für mich nicht zusammen. Verstehen wir unter "Fliegen" unterschiedliche Dinge?

Olaf

Gemeint war mit "ich fliege selbst nicht", dass ich kein Flugzeug habe

Das ist hier aber ein Pilot und Flugzeug-Forum ;-)

"Wie Achim schrieb, steigt der Verbrauch einer Gasturbine mit zunehmender Leistungsabgabe nur unwesentlich (130l/h Leerlauf, 180l/h Vollgas). Daher kann man die Wirtschaftlichkeit nur über den Luftwiderstand regeln, und der ist mit zunehmender Höhe niedriger."

Luftwiderstand ist nur ein Teil der Wahrheit.
Der andere ist: der Wirkungsgrad nimmt mit der Höhe zu. Dies ist im Wesentlichen bedingt durch die Auslegung. Zusätzlich erzeugen aber auch die Abgase einen gewissen Schub, der quasi unabhängig von der Geschwindigkeit ist, so dass der Wirkungsgrad bei höheren Geschwindigkeiten in dünnerer Luft steigt (P = F * v). Dieser Effekt ist bei Einwellen-Turboprops mit gerade durchlaufendem Abgasstrom (unüberhörbar: die Garrett Truboprops) stärker als bei PT6, aber natürlich bei einem Jet Triebwerk nochmals deutlich größer.

Daher kommen moderne Jet Triebwerke bei den vorhandenen hohen Reisegeschwindigkeiten auf ähnliche Wirkungsgrade wie aktuelle Benzinmotoren in deren optimalen Betriebsbereich, wohingegen der Wirkungsgrad herkömmlicher Propeller bei hohen Geschwindikeiten sinkt. Es gibt hier aber moderne Ansätze mit vielen Blättern.

Tatsache ist, Gaskraftwerke laufen auch mit Turbinen und nicht mit Kolbenmotoren. Und die stehen ja am Boden. Und sie haben einen Wirkungsgrad, der den Kolbenmotoren nicht nachsteht. Also: ja, man kriegt Turbinen so ausgelegt, dass sie am Boden effizient sind. Zumindest bei Vollast.

Aber nur an ihrem Arbeitspunkt, also einer bestimmten optimalen Drehzahl.

Übrigens gab's auch mal einen Versuch, ein Auto mit Turbine zu betreiben.

Ich habe auch mal zwei Fragen an die Experten:

1. Turbinen sollen doch sehr tolerant sein, was ihren Kraftstoff angeht. Warum ist dann Jet-A so eng toleriert, dass es (vor Steuern) teurer ist als Diesel oder Heizöl? Liegt das nur an den Additiven für Vereisungsschutz u.ä.?

2. Worin liegen Vor- und Nachteile eines Einwellenprinzips (Garrett) vs. Gasgenerator/Antriebsturbine auf zwei Wellen (PT6)? Warum ist das eine lauter, das andere populärer? MU-2 hat Garrett, King Air PT6, wenn ich mich nicht irre, obwohl beide mal für den gleichen Markt konzipiert wurden. Warum?

1. Turbinen sollen doch sehr tolerant sein, was ihren Kraftstoff angeht. Warum ist dann Jet-A so eng toleriert, dass es (vor Steuern) teurer ist als Diesel oder Heizöl? Liegt das nur an den Additiven für Vereisungsschutz u.ä.?

Die meisten Turbinen sind für mehrere Kraftsoffarten zugelassen, militärisches Jet, russisches, sogar AVGAS. Diesel/Heizöl würden bei den Temperaturen versulzen.

2. Worin liegen Vor- und Nachteile eines Einwellenprinzips (Garrett) vs. Gasgenerator/Antriebsturbine auf zwei Wellen (PT6)? Warum ist das eine lauter, das andere populärer? MU-2 hat Garrett, King Air PT6, wenn ich mich nicht irre, obwohl beide mal für den gleichen Markt konzipiert wurden. Warum?

Ein Zellenhersteller wählt den Motor auch nach betriebswirtschaftlichen Gründen aus. VW zieht ja nicht Continental auf, weil sie die so sympathisch oder die Reifen so gut finden, sondern weil der Deal stimmt. Mittlerweile gibt es nur noch PT6, in Zukunft wieder Walter/GE, Garrett/Honeywell ist weg vom Fenster.

Das Einwellenprinzip ist effizienter aber der "Leerlauf" findet bei wesentlich höherer Leistung statt, somit mehr Verbrauch am Boden und viel mehr Lärm. Dazu muss viel mehr Masse beim Start bewegt werden, was andere Batterien und Starter erfordert. Die Mu-2 muss man im Winter mit GPU anmachen.

Weiterhin ist das reverse flow Prinzip der PT6 extrem praktisch für Singles, die Garretts sind nur mit großer Verrenkung in eine Single einzubauen.

Die King Air gibt es übrigens auch mit Garrett (-200) und die 425er Cessna ebenfalls.

Hallo nochmal und danke für die Antworten

Gern geschehen. Für Dein Dankeschön kriegst Du von jemandem eine rote Eins. Das muß man erstmal verstehen... ich tu's nicht.

*kopfschüttel*

Ich wollte nur die Stimmung etwas auflockern - scheint mir aber nicht gelungen zu sein ;-)

"Wie Achim schrieb, steigt der Verbrauch einer Gasturbine mit zunehmender Leistungsabgabe nur unwesentlich (130l/h Leerlauf, 180l/h Vollgas). Daher kann man die Wirtschaftlichkeit nur über den Luftwiderstand regeln, und der ist mit zunehmender Höhe niedriger."

Luftwiderstand ist nur ein Teil der Wahrheit.

Meine Aussage bezog sich auf das Flugzeug, nicht spezifisch auf das Triebwerk, wobei der Luftwiderstand auch den Wirkungsgrad des Triebwerks beeinflusst, wie Du schreibst.

Der andere ist: der Wirkungsgrad nimmt mit der Höhe zu. Dies ist im Wesentlichen bedingt durch die Auslegung. Zusätzlich erzeugen aber auch die Abgase einen gewissen Schub, der quasi unabhängig von der Geschwindigkeit ist, so dass der Wirkungsgrad bei höheren Geschwindigkeiten in dünnerer Luft steigt (P = F * v). Dieser Effekt ist bei Einwellen-Turboprops mit gerade durchlaufendem Abgasstrom (unüberhörbar: die Garrett Truboprops) stärker als bei PT6, aber natürlich bei einem Jet Triebwerk nochmals deutlich größer.

Der Wirkungsgrad steigt aufgrund der Abnahme der zu leistenden Arbeit des Verdichters, was wiederum durch den niedrigeren Luftwiderstand (wegen niedrigerer Dichte) bedingt ist. Es nimmt auch die Carnot-Effizienz aufgrund der niedrigen Verdichtereintrittstemperaturen zu.

Die durch den Abgasstrahl erzeugte Schubkraft kommt nochmal oben drauf, aber das hat dann nichts mehr mit der thermischen Effizienz zu tun.

Naja, im Allgemeinen schadet Freundlichkeit ja nicht.

Bei dir ist das wohl anders....

Verstehen tu ichs nicht.

Hi Achim:

King Air-100 und C441 haben Garrett-Turbinen

Hä? Was hat Gerald denn unfreundliches geschrieben?

"Naja, im Allgemeinen schadet Freundlichkeit ja nicht. Bei dir ist das wohl anders....Verstehen tu ichs nicht."

Die Aussage verstehe ich nun wiederum nicht. Wo soll denn in den drei Antworten von Gerald, die sehr sachlich auf die Frage bezogen waren, eine Unfreundlichkeit versteckt sein?

mit Luftspochtlern spasst man nicht ...

siehe BWLV ...

:-)

Hab heute wieder Sport gemacht; bin auf über 150kt gekommen. Durch den Laacher See mußte ich nicht schwimmen, hatte noch

genug Höhe. Werde aber demnächst das Goldene Sportabzeichen beantragen. Läuft das über die Sekretärin beim BWLV?