Ein Triebwerk hat bauartbedingte Betriebsgrenzen.
Das sind unter anderem
- Abgastemperatur
- Drehzahl
- Kompressordruck
Damit man die Betriebsbedingungen und Leistungen vergleichen kann,
benutzen Triebwerks- und Flugzeughersteller Leistungsdaten, deren
Grundlage eine fiktive Normatmosphäre ist. Einer der Normparameter
ist z.B. die Temperatur mit 15 Grad C und der Luftdruck mit 1013,25
hPa .
In der täglichen Praxis gibt es diese Normatmosphäre aber nicht.
Deshalb haben früher die Crews, heute die Computer die notwendige
Triebwerkseinstellung für den Take Off aus Tabellen ermittelt.
Um bei einem Start die gesetzlichen Mindestwerte für Sicherheitshöhen
zu erreichen, ist eine bestimmte Mindesttriebwerksleistung notwendig.
Die hängt ab von Flugzeuggewicht, Höhe des Platzes, Luftdruck und
Temperatur (damit also der Luftdichte) , der Startbahnlänge und
weiteren Faktoren.
Um bei den großen Turbofans die Lebensdauer zu erhöhen und die Kosten
zu minimieren, wird beim T/O nur die notwendige Leistung gesetzt.
Also flexibel, situationsabhängig.
Bei einem leichten Flugzeug, (wenige Passagiere, kurzer Flug, wenig
Fuel) braucht man also weniger Startschub bei gleicher Bahn wie bei
einem vollen Flugzeug mit viel Fuel für einen langen Flug.
Einer der hauptlimitierenden Faktoren ist die Turbinen-
Einlasstemperatur.
Wenn die Außentemperatur niedrig ist, kann im Triebwerk mehr Schub
erzeugt werden als bei höherer Außentemperatur, bei der die maximale
Turbineneintrittstemperatur schneller erreicht wird.
Das Verhältnis Schub / Temperatur ist etwa linear. In der Regel ist
ein Triebwerk so ausgelegt, das es bis zu einer Temperatur von 29
Grad C den maximale Standschub abgeben kann. In diesem Punkt ist dann
die Temperatur der heißen Brennkammergase, die auf die erste
Turbinenstufe treffen, am Designlimit angekommen. Wird die
Außentemperatur jetzt noch höher, muss die Leistung verringert
werden, um das Triebwerk nicht zu beschädigen.
Bei niedrigeren Temperaturen könnte theoretisch ein höherer Schub bei
dann konstanter Eintrittstemperatur abgegeben werden. Allerdings
steigen dann die Verdichterdrücke über das Designlimit und der
Verdichter macht dicke Backen. :-))
Daraus ergibt sich bei optischer Betrachtung dieses Zusammenhangs der
Begriff : Flat rated
(in Höhe des "s" bei Leistung ist der Schub also limitiert, "flat
rated"
(falls nicht lesbar, rauskopieren und mit Proportionalschrift z.B.
Monaco lesen)
L . I......x
e . I........x
i . I..........x
s . I------------X
t . I..............X
u . I................X
n . I..................X
g . I....................X
--------------------------------
--> . . . . . . 29 . . . . . Temperatur
Aus den Performance- (Flugleistungs-) Diagrammen bzw. Tabellen findet
man jetzt für eine bestimmte Platzsituation eine maximale
Triebwerksleistung und aus dem Flughandbuch dann ein maximales
Startgewicht.
Ist das Flugzeug jetzt leichter, geht man umgekehrt in die Tabellen
bzw. Diagramme. Man sucht also die Temperatur, die dem jetzt
niedrigem Gewicht als Maximaltemperatur entsprechen würde.
Beispiel :
Temperatur unter 29 Grad C = Maximal zulässiges Startgewicht mit
maximalem Schub.
Temperatur über 29 Grad C = reduzierter möglicher Schub
(temperaturlimitiert) und damit auch kein maximales Startgewicht mehr
möglich.
Ist das Flugzeug leicht, sucht man die Temperatur, bei der das
jetzige Gewicht das limitierende einer dazugehörenden Außentemperatur
ist. In dieser Höhe findet man dann einen bestimmten Schubwert. Mit
diesem Wert kann also unter den jetzt günstigen Bedingungen sicher
gestartet werden, denn der reicht ja auch bei der viel höheren
Außentemperatur noch.