Aviatik 2011/3
Studiengang Aviatik der ZHAW
Erlaubte Hilfsmittel: Taschenrechner, selbst verfasste Formel- und Beispielsammlung ohne Übungsaufgaben, Wörterbuch für fremdsprachige Studierende. - Zusätzlich zu Ihrer Zusammenfassung dürfen Sie zu dieser Prüfung auch eine Protokollseite (A4) pro Experiment des Modellierkurses und des Praktikums, das sind total 6 A4-Seiten mitnehmen. Diese dürfen die physikalische Analyse mit Variablen und Gesetzen, sowie das Flowchart inkl. Formeln enthalten.
Parameterwerte für die Aufgaben:
- Gravitationsfeldstärke: 9.81 N/kg
- Dichte von Wasser: 1000 kg/m3
- spezifische Enthalpiekapazität von Wasser: 4.19 J/(kg*K)
- Umgebungsdruck: 100 kPa
- Universelle Gaskonstante: R = 8.31 J/(mol*K)
- Molare Energiekapazität von Luft: (5/2)*R
- Molare Enthalpiekapazität von Luft: (7/2)*R
- Isentropenexponent (Adiabatenexponent) von Luft: 1.4
Aufgabe 1
Ein Strahltriebwerk soll bei einer Luftdichte von 0.25 kg/m3 und einer Geschwindigkeit von 900 km/h einen Schub von 70 kN erzeugen. Die Stärke des durch das Triebwerk fliessenden Massenstromes beträgt 580 kg/s.
- Wie gross muss die Lufteintrittsöffnung sein? Nehmen Sie an, dass die Luft geradlinig auf die Eintrittsöffnung zuströmt.
- Mit welcher durchschnittlichen Geschwindigkeit strömt die Luft aus dem Triebwerk weg (relativ zum Triebwerk gemessen)? Welche Leistung müsste das Triebwerk auf den Luftstrom übertragen, wenn alle Luft auf diese Geschwindigkeit beschleunigt würde?
- 10% der Luftmasse treten als Kernstrom mit einer Geschwindigkeit (relativ zum Triebwerk gemessen) von 410 m/s aus dem Triebwerk aus. Wie schnell tritt der Mantelstrom aus?
- Welche Leistung überträgt das Triebwerk auf die beiden Luftströme?