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Ich fand Dieseln, Wankeln und was sonst noch nahe an der Automobilindustrie liegt, auch mal ganz spannend. Dann habe ich mein erstes Turbinenrating gemacht...
Wahrscheinlich werden mir viele zustimmen, dass vom Grundsatz her nur die Turbine die richtigen Gene für die Luftfahrt hat. Es ist mir aber auch klar, dass im GA Segment bis 2t die PT6s und C20s nur eine sehr kleine Nische bedienen, aber nicht, weil es ein schlechter Antrieb ist, sondern weil sie so teuer sind. Ich glaube der höhere Spritverbrauch wäre kostenmäßig gar nicht so das Problem, sondern vor allem die Anschaffung und die Wartung.
Muss das denn eigentlich sein? Haben wir mit Materialien und Werkstoffbearbeitung nicht immense Fortschritte in den letzten Jahrzehnten erzielt? Keine der bereits zehntausendfach hergestellten, kleinen Turbinen ist jedoch nur ansatzweise günstiger geworden.
Meiner Ansicht nach sollte die Turbine der Fokus der Weiterentwicklung für die kleinere GA sein. Wenn es gelingen würde, eine Turbine mit 200-250PS zu vertretbaren Kosten zu produzieren, dann wären alle anderen Ansätze schnell vom Tisch.
Gibt es denn an dieser Front irgendetwas Neues?
Der Ansatz einer kleinen Turbine hätte noch zusätzlichen Charme, denn es wäre nicht nur eine gute Größe für eine APU in einem kleinen Jet (die meisten der heute existierenden Turbinen haben ohnehin als APU angefangen), sondern auch ein leistungsfähiger Range Extender für strombetriebene Fahrzeuge bzw. die Stromquelle für einen elektrischen Propellerantrieb. Sicher kann man damit ein paar Anwendungsfälle darstellen, für die man staatliche Fördermittel ergattern könnte, um die Entwicklungskosten etwas abzufedern.
Michael |
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Der Ansatz einer kleinen Turbine hätte noch zusätzlichen Charme
Egal, was wir tun - wir geraten immer in einen Zielkonflikt. Denn der Leistungsbereich zwischen sagen wir mal 180 bis 300 PS, in dem sich eine ganze Menge von leistungsfähigen Kolbenmotorflugzeuge der GA bewegen, ist leider von der Turbine her völlig ungeeignet. Der Grund hierfür ist das immer schlechter werdende Verhältnis zwischen Antriebsleistung und Spitzenverlusten. Spitzenverluste sind - volkstümlich gesagt - das, was außen um das Turbinenrad herumbläst und dabei Wirkungsgrad kostet. Je feiner man diesen Spitzenspalt ausführt, umso kleiner sind die Verluste. Beliebig geht das aber nicht, irgendwann streift das Turbinenrad dann so, dass die ganze Chose blockiert und das Triebwerk den Weg alles Irdischen geht, d.h. explodiert.
Natürlich kann man auf neue Materialien, vor allem im Keramikbereich hoffen, die wieder etwas bessere Werte erlauben, aber im Großen und Ganzen ist es nicht zu schaffen, mit Turbotriebwerken um die 250 PS eine SFC zu erreichen wie mit Otto's Kolbentreiblingen, sondern im besten Fall eine etwa halb so gute. Und der Fortschritt wird nicht in Riesensprüngen verlaufen, sondern in kleinen Trippelschrittchen. Natürlich ist bei entsprechenden Zeithorizont eine enorme Steigerung noch zu erwarten, aber die Triebwerke werden dadurch auch nicht zwangsläufig billiger, sondern das Geld wird in immer teureren Werkstoffen und Bearbeitungstechnologien verpufft. Schauen Sie nur einmal bei den großen Jets wie z.B. A330 oder A380. Glauben Sie ja nicht, dass die komplizierten Profilformen beim Lufteintritt billiger zu haben sind als die früheren geraden Schaufeln, auch wenn die Frästechnik in einigen Bereichen billiger worden ist.
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ein persönlicher wunsch ist doch was feines.
zu berücksichten wären allerdings ein paar fakten: kolbenschüttler können 40-50% wirkungsgrade (in allen höhen), turbinen bis zu 40% (nahe der stratopause)
erschwerend kommt hinzu, je kleiner die turbine, desto relativ höher die effizienzverluste an den blattspitzen - eine faustformel in der praxis ergibt, dass man unterhalb 400 PS lieber nicht versuchen sollte (bzw. versuchen kann, aber wahrscheinlich an mangelnder effizienz scheitert). ausserdem - um wieviel sollte man die allison noch kleiner machen? kann man so nen stecknadelkopf dann überhaupt noch in ein flugzeug einbaun? (M&B)
oder ist mir was entgangen?
fazit: für wen geld im sinne von operations keine rolle spielt (oder wer auf der ölquelle sitzt) ok, warum nicht. der verträgt bestimmt auch ein paar extra-PS. aber alle die ökonomischen gesetzen unterworfen sind: denken hilft sparen (oder warten auf neue physikalische gesetze).
und alle die "ops-kosten" neigen zu verniedlichen: in einem nebenthread haben wir verhältnisse klargezogen: während ein kolbenschüttler in der größenordnung 30 riesen kostet, wird der allein schon treibstoff in höhe des 5fachen (für nicht-mathematiker: 150.000 euros oder dollars) verpulvern! effizienz in einem hohen einstelligen prozentbereich (oder noch mehr - siehe nachfolgethread) kann also mächtig viel geld ausmachen - solang man von prinzipieller treibstoffverfügbarkeit in allen sorten ausgehen kann. (wenn allerdings mal avgas gar nicht mehr verfügbar ist, wird dies ebenfalls nicht zur kerosin-verbilligung beitragen)
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Thermodynamik, Physik und den heutigen Stand der Werkstofftechnik kann man nicht wegdiskutieren. Der spezifische Verbrauchs einer Gasturbine (Klartext: Wieviel KG Treibstoff verbraucht ein Motor pro Kilowatt und Stunde) sind mindestens 30% realistisch 50-100% hoeher als beim handelsueblichen Kolbenmotor. Vor allem im Teillast Bereich sind Turbinen nicht gut. Den besten spezifischen Verbrauch unter den Kolbenmotoren hat immer noch der langsamlaufende 2-Takt Schiffsdiesel, turboaufgeladen. Der wuerde fuer eine 150HP Cessna 172 ca. 1000 kg wiegen. Das koennte Probleme mit dem Bugrad geben. Spass beiseite: eine Alternative zum Conti oder Lyco gibt es fuer lange Zeit nicht. Happy landings! Guido
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Geht nicht, gibts nicht!!! ich habe hier noch einen Motorsegler von einem Konstrukteur Namens Fritz Raab rumstehen, da hängt vorne ein VW1200 aus nem Käfer drinn, mitsamt dem Solex versager, aus diesen Motoren wurden später Limbach Motoren...einziger Punkt im Jungle ist, wie fange ich das ganze an und was bin ich bereit dafür zu Opfern...ganz klar...für nen anständigen Motor opfer ich jeden Sachbearbeiter beim Amt...Hauptsache ich werde erhört..und siehe Fliegermagazin, es fliegt eine Pa18 mit experimental Dieselmotor den der Erbauer selber umgestrikt hat....von den Cri-Cris mit kettensägenmotor und Modelturbinen will ich gar net anfangen, oder diversen Spielereinen der Aka und Ida fliegs...Problem ist und bleibt allein eine Sache: KEIN Flugzeughersteller hat Interesse an was neuem, weil an den Preisdeltas bei den Lycontisauriern kräftig verdient wird....
Aber : evtl sollten wir nicht warten bis diese Politik uns alle ruiniert hat sondern dem Geiste unserer Vorfahren folgen und uns selbst helfen...Ich hab 2 Zellen rumliegen. Einmal den ACOG I (siehe blaues Buch) und einmal SF23 A aus 1958...beides Brüche und beide sollen wieder in die Luft, jedoch mit anständigen Leistungsdaten...wenn also jemand Lust hat das LBA und die EASA mal etwas zu ärgern...isch tät noch Mitstreiter suchen..und mir macht das immer besonderes Vergnügen den "Kameraden" beim LBA mal wieder aufzuzeigen wos in die richtige Richtung geht.
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>> KEIN Flugzeughersteller hat Interesse an was neuem, weil an den Preisdeltas bei den Lycontisauriern kräftig verdient wird....
Na ja, schon mal von Diamond gehört? Bei denen kommt der Grossteil der Flieger mit Diesel.
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Sorry...von den US Herstellern...und das Thema Diamond und Diesel ist ja eine eigene Geschichte....
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Hallo,
aus Sicht
eines Fahrzeugbauers mit über 30Jahren Berufserfahrung glaube ich für die GA im
Sinne von Maschinen<1300 kg gibt es nur ein Szenario. Ein klug und simpel
aufgebauter Boxer, konstruiert mit modernen Methoden wie FEM und Stömungssimulation
(-x% Gewicht) im Bereich bis ca. 150 PS Single point Einspritzung darüber
Sugrohreinspritzung je Zylinder. Simple Elektronikzündung evtl. mit
Klopfsensor, Aufladung max. mit Faktor 1,2. Maximale Kompatibilität zu Lycoming
und Conti (keine neue Cowling, Anschlussmaße Motorträger durch einfache Adapter
identisch, Bauraum kleiner als Altmotoren, kein Getriebe) Die Leute von
Jabiru und UL Power haben im Prinzip den richtigen Weg eingeschlagen nur eben
in der Klasse unterhalb von dem was wir brauchen. Hier wäre ein Konzept mit
Zielpreisen 80% Lyco/Conti für UL 94 bleifrei im Baukastenprinzip sicher super.
Die Zelle hierzu ist das kleinste Problem. Der Dieselmotor für JetA ist super
aber kostenmäßig nicht beherrschbar und mit Getriebe, Kupplung bzw. Tilger zu
komplex und über die teuren Schlüsselkomponenten der Einspritzung zu abhängig
vom kurzlebigen Fahrzeuggrundmuster. Der Flieger mit 40-200h/a rentiert sich
nie damit, auch bei einem um 25% besseren spezifischen Verbrauch.
Gruß
Andreas
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Sehr geehrter Herr Albrecht,
die Alternative, welche Sie hier Sachkundig aufgezeigt haben, scheint der einzig gangbare Weg zu sein.
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Hii Andreas, bester Beitrag seit langen zu diesem Thema - danke!
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Genau! Aber wenn schon, dann mit Wasserkühlung, Einspritzung und elektronischer Zündung - letztlich dann doch ein vollelektronisches Motormanagement. Das ganze könnte man auch auf Lyco/Conti-Rumpfmotoren aufbauen, denn wozu sollte man Kurbelgehäuse, Kurbelwelle usw. neu entwickeln?
Und jetzt kommt wieder Rotax: Gerade wurde der 912, der von Haus aus wegen Wasserkühlung schon ein besserer Futterverwerter ist, ab Werk mit all diesen Zutaten vorgestellt, und Rotax gibt 20% Minderverbrauch gegenüber der Standard-Vergaserversion an.
Der Weg ist klar - aber wirtschaftlich ist er nicht! 2011 wurden weltweit 860 Neuflugzeuge mit Kolbenmotor ausgeliefert (alles was nicht UL ist, da sind also diverse Diesel und Rotax-Zweisitzer schon eingerechnet). Eine Basis, die Entwicklungs- und Zulassungskosten tragen könnte, ist damit einfach nicht gegeben.
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Stimmt, der Ottomotor ist prinzipiell der geeignetere. Hilft aber alles nichts, denn der Ottokraftstoff wird uns zunehmend abhanden kommen. Bleibt also nur der Diesel und der ist gar nicht einmal so schlecht. Der Centurion 2.0S hat ein ordentliches Leistungsgewicht und mit 600h Getriebeintervall sieht die Sache auch schon besser aus. Selbst der klobige Austro-Diesel scheint recht gut angenommen zu werden (die 2011er Verkaufszahlen für die DA42 waren erstaunlich gut). Jetzt fehlt nur noch ein 6-Zylinder in der >200PS-Klasse. Hier wird es sich wohl zwischen SMA/Continental und Austro/Steyr entscheiden. Vielleicht kommt ja als Überraschung noch ein vom US-Militär gesponserter 2-Takt-Diesel oder Herr Zoche schafft nach 30 Jahren den Durchbruch...
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oder sowas:
180kw ist doch eine schöne Größe, leider nicht zugelassen.
Wir sollten Drohnen fliegen. lach
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Hallo,
wir alle träumen von einer Turbine, leider sind die Gesetze der Physik erbarmunglos und man kann die Physik nicht betrügen (anders als mit oder durch Banken oder Berater). In der Höhe wo wir nach Sicht und soft IFR ohne O2 fliegen ist eine Turbine 30%-50% im Verbrauch schlechter ein alter Benzinmotor. Ein Diesel ala Thielert, Diamond und so ist physikalisch das Beste in der Leistungsklasse, aber nur für echte Vielflieger, da zum einen die Komplexität viel höher ist, ein Getriebe bei vernünftigem Leistungsgewicht und einem PKW Basismotor notwendig ist und die Verbindung Diesel, Getriebe und Prop schon immer Schwingungsprobeme aufwirft und sei es "nur" bei Start und Abstellen die zu teuren, schweren oder störanfälligen Lösungen für Dämpfer, Tilger oder (Überlast) Kupplung zwingen.
U.U. kann aus Superier doch noch was werden Plug and Play zu O320/ O360 Rollenstößel eleminieren ein Problem der alten Billigkonstruktionen und mit etwas Weiterentwicklung bzgl. Zündung und Einspritzung sind u.U. 10% Verbrauschseinsparung möglich.
Gruß
Andreas
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Statt einem Getriebe kann man auch eine Riemen-Untersetzung verwenden. Bei Flugzeugen scheint keiner auf diese Idee zu kommen, was bei kleinen Hubschraubern mit Kolbenmotoren die Regel ist. Der Riemenantrieb sorgt auch für ein problemloses Ein- und Auskuppeln.
Übrigens sind kleine Hubschrauber-Turbinen z.T. sogar sparsamer als der Leistung entsprechende Lycosaurier.
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kleine Hubschrauber-Turbinen z.T. sogar sparsamer als der Leistung entsprechende ...
aber das glauben Sie doch hoffentlich nicht im Ernst? Doch wohl eher das Gegenteil. Je kleiner die Turbine, umso mieser die SFC im Vergleich mit einem gleich starken Ottoschüttler.
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bestimmt meint er, die spezifische blindleistung gleicht sich aus über kaufmännische private preisunterschiede zwischen avgas und heizöl.
schliesslich definiert sich "sparen" nicht über gewicht, mol oder liter - nur was am ende rauskommt (oder im geldbeutel drin bleibt) zählt! dabei ist steuerhinterziehung nicht als unterstellung, sondern nur als weitere, leichtere, witzige möglichkeit gedacht
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