Flugzeugtriebwerke: Grundlagen, Aero-Thermodynamik, ideale und reale Kreisprozesse, Thermische Turbomaschinen, Komponenten, Emissionen und Systeme PDF
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Flugzeugtriebwerke Willy J.G. Bräunling Flugzeugtriebwerke Grundlagen, Aero-Thermodynamik, ideale und reale Kreisprozesse, Thermische Turbomaschinen, Komponenten, Emissionen und Systeme 4. Auflage WillyJ.G.Bräunling FreieundHansestadtHamburg Hamburg Deutschland ISBN978-3-642-34538-8 ISBN978-3-642-34539-5(eBook) DOI10.1007/978-3-642-34539-5 DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinderDeutschenNationalbibliografie;detaillierte bibliografischeDatensindimInternetüberhttp://dnb.d-nb.deabrufbar. SpringerVieweg ©Springer-VerlagBerlinHeidelberg2000,2004,2009,2015 DasWerkeinschließlichallerseinerTeileisturheberrechtlichgeschützt.JedeVerwertung,dienichtausdrücklich vomUrheberrechtsgesetzzugelassenist,bedarfdervorherigenZustimmungdesVerlags.Dasgiltinsbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und VerarbeitunginelektronischenSystemen. DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indiesemWerkberechtigt auchohnebesondereKennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinnederWarenzeichen- undMarkenschutz-Gesetzgebungalsfreizubetrachtenwärenunddahervonjedermannbenutztwerdendürften. GedrucktaufsäurefreiemundchlorfreigebleichtemPapier Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+BusinessMedia www.springer-vieweg.de Vierte, überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 1095 Abbildungen, davon 405 in Farbe, und mit 68 vollständig durchgerechneten Beispielen Mit überzeugtem Respekt vor den beiden Deutschen, die – jeder auf seine Art – Triebwerksgeschichte geschrieben haben: Hans-Joachim Pabst von Ohain und Gerhard Neumann V Die Eleganz des Fliegens Eine Viertelstunde hörte ich selbst mit meinen eigenen Ohren zum ersten Mal jenes merkwürdige heulende und pfeifende Geräusch, das heute für uns alle fast schon zur Selbstverständlichkeitgewordenist. DerFlugzeugbauerErnstHeinkelüberdasTriebwerkdesErfindersPabstvonOhain VII Vorwort zur vierten Auflage NachwievornehmeichmitWohlwollenzurKenntnis,dasssichdiesesBuchgutverkauft undsomitvermutlichauchaufeineinteressierteLeserschafttreffendürfte. Dasalleinist Ansporn, sich ein weiteres Mal vor den Bildschirm zu setzen, und die Texte und Bilder nochmals durchzuschauen und zu überarbeiten, auch wenn es von Mal zu Mal schwe- rer fällt, sich dazu aufzuraffen, um Stunde für Stunde und Tag für Tag und schließlich monatelangaufwohlbekannteTexteundBilderzuschauen, dienachwievorirgendwie gelungenauszusehenscheinenundschlussendlichdanndochimmernochUngenauigkei- ten und Fehler enthalten, die man unaufhörlich übersieht, obwohl sie einem neutralen LesereigentlichsofortindieAugenspringenmüssten.Diese„Betriebsblindheit“willein- fachnichtweichenunddiekleinenFehlerteufelchenreibensichimmerwiederdieHände vorFreude, wennsiedemAutorhierunddawiedereinmaleinenStreichspielenkonn- ten. Ein so umfangreiches Buch, wie das hier vorliegende, ist für einen einzigen Autor, der auch nur Mensch ist, folglich schwer unter Kontrolle zu halten. Hinzu kommt im- mernochderKampfmitdersichindenletztenJahrenverändertenRechtschreibung,die nach wie vor nicht konsequent und zielgerichtet zu sein scheint. Um dafür ein Beispiel aufzuzeigen,scheintesoffensichtlichmancheLesernzuwiderstreben,dassausdemehe- maligenWortRauhigkeitinzwischeneineRauigkeitgewordenist, dasssichPotentialin Potenzialgewandelthatunddassman„st“inzwischentrennendarfunddiesogenannten Schreibprogramme so etwas heute selbstständig erledigen, auch wenn es aufwändig ist, wassievorJahrennochselbständigundebensoaufwendigtunmussten.DieKritikander VerwendungderneuenRechtschreibung,dieesinderPraxisinzwischeninfünfVarianten gibt,nämlichDudenempfehlung,Konservativ,Progressiv,PresseundTolerant,istsomit reichhaltiger, alsKritikandenInhaltenBuches. Wieauchimmer, warendieerstendrei AuflagennochinderprogressivenFormderneuenRechtschreibunggehalten,d.h.,gibt esmehrereSchreibweiseneinesWortes,dannwurdeimmerdiegewählt,diemitderneuen Rechtschreibungeingeführtwurde,sohabeichjetztindieserviertenAuflagedieSchreib- weisemeinerTextedersogenanntenDudenempfehlungangepasstd.h.,gibtesmehrere SchreibweiseneinesWortes,dannwurdediegewählt,diedieDudenredaktionempfiehlt. AndereKritikpunkteamBuchwarenimmerwiederTheorieundPraxis.Fürdieeinen zuvielTheorieundzuwenigPraxis.FürdieanderenistdieDarstellungzuidealisiertund IX X VorwortzurviertenAuflage müsstenochvielmehr–achsowichtige–Detailsenthalten.Dervonmirsehrgeschätzte SängerReinhardMeyhatzudiesemThemaeinmalgereimt1:„Undichbedenkwaseinjeder zusagenhat/undschweigfeinstill/undsetzmichaufmeinachtelLorbeerblatt/undmache wasichwill.“Ähnlichdenkeundhandleichauch,daesnachwievormeinAnliegenist, mitdiesemBucheinenEinstiegineinekomplexeMateriezuverschaffenundnichtmeine LeserschaftmitkomprimiertenDetailwissenförmlichzuerschlagen,dieseszuvermitteln bleibt nach wie vor der weiterführenden, mehr wissenschaftlichen Literatur überlassen. „Videomeliora,proboque;deteriorasequor.(IchsehedasBessere,heißeesgutundmache dasSchlechtere.)2.“ Intheorythereisnodifferencebetweentheoryandpractice.Inpracticethereis. LawrencePeter„Yogi“Berra Theoriebleibtfürmichdeswegenauchimmerdas,wasichpraktischmeinenStudentenund Studentinnenzuvermittelnvermag, sodasssiebeiallemAbstraktendennochbegreifen, dasesfürsiekeinenWegineineerfolgreichePraxisohneTheoriegebenkann.Gerneführe ichindiesemZusammenhangkeinengeringerenalsNicolasLéonardSadiCarnotan,der erkannte,dassmaneineDampfmaschinenichtnurempirischverbessernkannundsollte, sondern dass es dringend auch geboten erscheint, die zugehörige Theorie vertiefend zu begreifen. DasErgebniswarenseinebahnbrechendenAusführungenausdemJahr1824: „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance“,(BetrachtungenüberdiebewegendeKraftdesFeuersunddiezurEntwicklung dieser Kraft geeigneten Maschinen). Womit ich dann hier im Vorwort wieder den Weg zurückzumStrahlantriebgefundenhabe. Zu den durchgerechneten Beispielen in diesem Buch möchte ich einmal als Lob für meineStudentinnenundStudentenerwähnen,dasspraktischalleAufgaben,insbesondere dieschwierigerenundaufwendigeren,vollständigoderteilweiseBestandteilemeinerKlau- surenwarenundvondemGrosderTeilnehmer(innen)gutundauchsehrgutbewältigt wurden. Hamburg,imJanuar2014 WillyJ.G.Bräunling 1MitpersönlicherErlaubnisvonReinhardMeyzumAbdruckenseinerTextzeilenandieserStelle. 2PubliusOvidiusNaso,genanntOvid.RömischerDichter(43v.Chr.–17n.Chr.). Vorwort zur dritten Auflage DasichdiebisherigenAuflagendiesesBuchesschnelleralsgeplantverkauften,wurdeich mehroderwenigerüberraschendmitderAnfertigungeinerweiterenAuflagekonfrontiert. Unddabekanntlichkeinermitnichtszufriedenist, sowieauchichbishernochniemit einerderAuflagenmeinesfertigenBucheswirklichzufriedenwar, habeichdasgesamte Buch kurzerhand noch einmal vollständig neu überarbeitet, korrigiert, aktualisiert und erweitert. Leider hat das etwas mehr Zeit in Anspruch genommen, als ich ursprünglich dachte. DieErweiterungendesBuchesbetreffeninsbesonderedierealenKreisprozesseunddie Triebwerkssysteme,dadiesebeidenthematischenVervollständigungendesBucheshäufig anmichherangetragenwurden. Ichhoffe, dassdieArtundWeise, wieichdieseErgän- zungen als Autor angegangen bin, dem Leser nach wie vor die Möglichkeit bieten, den Stoff selbstständig inhaltlich und detailliert nachzuarbeiten, was gerade bei den realen Kreisprozessennichtimmerleichtist,daesanvielenStellenfastunmöglichist,Rechen- beispielezumThemasoanzubieten,dasssievomLeserauch„vonHand“nachvollzogen werdenkönnen.Ichhabedennochversucht,diesenfachlichen„Spagat“inangemessener WeiseanzugehenunddeswegendenentsprechendenStoffzusätzlichmiteinemeinfachen Programmier-Quellcodeversehen,sodassdievorgestelltenRechnungeninjedemFallfür einenLeservollständignachvollziehbarbleiben,auchwennerdazununaufeinenPCoder LaptopzugreifenunddenQuellcode–wieauchimmer–dorthinübertragenmuss.Eine wirklicheHürdeisthierinwohlnichtzusehen. DasBuchistnachwievorsoangelegt, dassesinsbesonderederStudentenschaftvon Fachhochschulen,TechnischenHochschulenundUniversitätenundsonstwieInteressier- tenandemFachgebietderFlugzeugantriebeundTurbomaschineneinenübersichtlichen undmöglichsteinfachen–aberdennochvollständigenWegindieThematikaufzeigt.Der angeboteneStoffkanndabeizusätzlichanhandeinigerkonzentrierterBeispieleselbststän- digeingeübtundvertieftwerden.DasBuchistdamitalsoalseineArtKompendium(oder alseinetwaszuumfangreichgeratenesVademekum)anzusehen,dessenInhalteunddidak- tischerAufbausichinmeinemganzpersönlichenalltäglichenHochschulbetriebalssehr erfolgreichherausgestellthaben.Damitwärevielleichtaberauchgesagt,wasdiesesBuch ganz ausdrücklich nicht sein will, nämlich eine fachlich tief gehende Monografie hoch XI XII VorwortzurdrittenAuflage spezialisierten Detailwissens. Dieses zu vermitteln bleibt der weiterführenden Literatur überlassen. InderjetztvorliegendenFormdesBuchessollesdieLeserschaftindieLageversetzen, einTurbojet-und/odereinTurbofantriebwerkzuverstehenunddurch-bzw.nachzurech- nen, unddassowohlohnealsauchmitEinbeziehungvonverlustbehaftetenVorgängen. DabeigehendieBerechnungenganzbewusstundgezieltnichtübereinvereinfachendes Basiskonzept hinaus, um so die Übersichtlichkeit der Dinge, insbesondere für fachliche Einsteiger,inerfass-undüberschaubarenGrenzenzuhalten. MitdemBuchmöchteichderLeserschafteinübersichtlichesGrundlagenwissenvermit- teln,aufdemsieaufbauenundanschließendihrWissen–entsprechendihrerBedürfnisse– selbsterweiternkann.BasierendaufdiesemKonzept,dasichpersönlichalsGrundlagedes LehrensundLernensansehe,solldasBuchnichtdazudienen,zuzeigen,welchenGradan fachlicherKompetenzichselbsterworbenhabeundinwelchemMaßeichdieLeserschaft mitDetails„fachlichzuerschlagen“weiß.Schriebdochvorgut350Jahrenderfranzösische Mathematiker, Physiker, LiteratundPhilosophBlaisePascalbereits: „DiebestenBücher sinddie,vondenenjederLesermeint,erhabesieselbstmachenkönnen“.Daranhatsich bisheutenichtsgeändert,abernurdann,wennmanalsAutorinderLagebleibt,sichin seineLeserschaftversetzenzukönnen, unddaistdieLehreeinefürdenLehrendensehr lehr-undhilfreicheBasis:„Docendodiscimus3–Lehrendlernenwir“. Hamburg,imJanuar2009 WillyJ.G.Bräunling 3Lucius Annaeus Seneca, genannt Seneca der Jüngere. Römischer Philosoph, Dramatiker, NaturforscherundStaatsmann.
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