Stimmt es, dass manche Hubschrauberturbinen nur 2-3 Sekunden (einige sogar 1.5 Sekunden) brauchen um aus dem Leerlauf auf volle Leistung hoch zu fahren?
Während die Fan-Triebwerke moderner Verkehrsflugzeuge dafür bis zu 12 Sekunden brauchen?
1 Antwort
Die Mantelstrom-Triebwerke der Verkehrsflugzeuge müssen bei Schubänderung ihre Drehzahl ändern, da nur dadurch der Luftdurchsatz des Fan angepasst werden kann. Das ist notwendig, da das Flugzeug durch den gerichteten Strahl der Abluft der Turbine angetrieben wird. Durch den recht großen Durchmesser des Fan muss ein hohes Trägheitsmoment überwunden werden (-> Satz von Steiner) und wegen den hohen zu erreichenden Drehzahlen steckt erheblich Energie in der Rotation. Deshalb und um die mechanischen Belastungen klein zu halten, was die Triebwerkskonstruktion leichter macht, nimmt man in Kauf, das die Triebwerke nicht so dynamisch auf Schubänderung reagieren.
Bei Hubschraubern ist das anders. Der Hauptrotor hat immer (nahezu) die gleiche Drehzahl. Der Lastwechsel wird durch Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter erzeugt. Damit hat auch die Turbine, die den Rotor mechanisch antreibt, immer die gleiche Drehzahl. Hier muss also nichts beschleunigt werden. Deshalb kann die Leistungsänderung so schnell vonstatten gehen, wie es die Brennraumgeometrie erlaubt. Es muss nur darauf geachtet werden, dass dabei die Flamme abreißt. Die Leistungsänderungsgeschwindigkeit wird de facto nur von der Mechanik begrenzt, die die angesaugte Luftmenge auf den benötigten Wert für eine stöchiometrische Verbrennung bringt. Das ist entweder eine Blattverstellung in der ersten Verdichterstufe der Turbine oder eine Drosselklappe im Ansaugtrakt. Es müssen also deutlich weniger Massen bewegen werden, was die Reaktion der Turbine schnell macht. Im Gegensatz dazu benötigt ein Hubschrauber vor dem Start mehrere zehn Sekunden um den Hauptrotor bei 'Nullwinkel' auf Nenndrehzahl zu bringen. Hier wird der Rotor und die Turbine beschleunigt, was zu den gleichen Überlegungen führ wie beim Mantelstromtriebwerk eines Strahlflugzeuges.