Strahltriebwerk
Ein Strahltriebwerk (umgspr. Düsentriebwerk; engl.: Turbojet bzw. Turbofan) ist ein Triebwerk, das nach dem Prinzip des Rückstossantriebes arbeitet. Ein Strahltriebwerk besteht aus Laufrad, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse. Die vom Laufrad angesaugte Luft wird verdichtet, in der Brennkammer erhitzt. Danach strömen die heissen Gase über Turbine und Schubdüse aus. In der Turbine wird gerade genug Antriebsleistung für den Verdichter erzeugt, die restliche Energie des Luftstrahls dient zur Beschleunigung der wegströmenden Gase.
Funktionsweise
Impulsbilanz
Legt man die Systemgrenze über die Oberfläche des Strahltriebwerks, können fünf Impulsströme identifiziert werden: Kraft vom Flugzeug (F), Druckkraft vorne (FD1)und hinten (FD2), konvektiver Impulsstrom vorne (Ip1) und hinten (Ip2). Die resultierende Kraft auf die Mantelfläche ist klein und wird hier nicht berücksichtigt. Weil sich der Impulsinhalt des Strahltriebwerks im stationären Betrieb nicht ändert, gilt
- [math]F + F_{D1} + F_{D1} + I_{p1} + I_{p2)[/math]
Nimmt man die Massenbilanz (ohne Treibstoff) für den stationären Betrieb hinzu
- [math]I_{m1} + I_{m2} = 0[/math]
und vernachlässigt die Summe der beiden Druckkräfte, gilt
- [math]-F = (v - v_{s1}) I_m - (v - v_{s}2) I_m[/math]
Ip2 beschreibt den Betrag der durchfliessenden Massenstromstärke, vs1 und vs2 stehen für Beträge der beiden Strömungsgeschwindigkeiten bezüglich des Triebwerks und v ist die Geschwindigkeit des Triebwerks relativ zum Bezugssystem, der umgebenden Luft.
Die Reaktionskraft zu F, die Kraft auf das Flugzeug, kann man auch Schubkraft FSch nennen. Eine letzte Umformung führt zu
- [math]F_Sch = (v_{s2} - v_{s1}) I_m = \rho (v_{s2}^2 - v_{s1}v_{s2})A_1[/math],
wobei A1 den Einlassquerschnitt beschreibt. Die Strömung ist hier als homogen modelliert worden, d.h. es wurde angenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im ganzen Querschnitt gleich gross ist.