Wie Düsentreibstoff in Flugzeugtriebwerken geleitet wird

Sep 03, 2023

Kerosin durchläuft verschiedene Subsysteme, bevor es zur Verbrennung gezündet wird.

Das Treibstoffführungs-Subsystem in Strahltriebwerken zielt darauf ab, sauberen Treibstoff mit hohem Druck und hoher Temperatur für die Verbrennung zu liefern. Die Kraftstoffeffizienz des Motors hängt vom optimalen Druck und der optimalen Temperatur des in die Brennkammer eintretenden Kraftstoffs ab.

Der vom Flugzeug gelieferte Treibstoff (aus Flügeltanks) gelangt in die Niederdruckstufe der Treibstoffpumpe. Das Niederdrucksystem (manchmal ein Laufradsystem) setzt den Kraftstoff auf etwa 150 psi unter Druck, um Kavitation der Hochdruckpumpe zu verhindern. Der Kraftstoff durchläuft ein Sieb, bevor er in das Hochdruckgetriebesystem gelangt, wo der Kraftstoff weiter auf fast 1.800 psi unter Druck gesetzt wird.

Ein Druckgeber, der an der Zwischenstufe der Kraftstoffpumpe (zwischen Niederdruck- und Hochdrucksystemen) installiert ist, sendet einen Kraftstoffdruckwert an die Cockpitsteuerung. Abhängig von der Flugphase wird der Kraftstoffdruck für eine effiziente Verbrennung optimiert.

Der Hochdruckkraftstoff gelangt in den Heizölwärmetauscher (FOHE), wo der Kraftstoff erhitzt und das Motoröl gekühlt wird. Der FOHE besteht aus Metallrohren, durch die der unter Druck stehende Kraftstoff fließt. Heißes Motoröl läuft um die Metallrohre herum und erwärmt den Kraftstoff von außen.

Es ist zu beachten, dass die Metallrohre im FOHE regelmäßig überprüft werden müssen, um zu verhindern, dass Kraftstoff austritt und sich mit dem Öl vermischt, was zu Rauch oder Feuer im Motor führen könnte.

Der Kraftstoff gelangt in den Kraftstofffilter, wo die Verunreinigungen mithilfe eines Filterelements entfernt werden. Kraftstofffilter sind im Allgemeinen so konstruiert, dass der einströmende Kraftstoff von außen in das Filterelement eintritt und so alle Verunreinigungen und Ablagerungen zur Untersuchung auf der Filterfläche zurücklassen.

Einige Kraftstoffsystemkonfigurationen bestehen außerdem aus einem zweiten Filter (oder einem Waschsieb) zur zusätzlichen Filterung. Ein am Kraftstofffilter installierter Druckschalter übermittelt einen Differenzdruckwert an die Cockpitsteuerung, die als Warnmeldung für Kraftstofffilterverstopfung verwendet wird.

Eine relativ kleine Menge Kraftstoff wird zu den Servosystemen geleitet, die unter Druck stehenden und erhitzten Kraftstoff für die Betätigungsmechanismen verwenden. Einige Servosysteme umfassen Kraftstoffdosierventile, variable Entlüftungsventile und variable Flügelventile. Andere Ventile, die die Bypass-Luft für die Kühlung von Gehäusen und Gehäusen leiten, können ebenfalls Kraftstoff zur Betätigung verwenden.

Es ist zu beachten, dass es bei einigen Motorkonfigurationen erforderlich sein kann, dass der Servokraftstoff durch eine spezielle Servokraftstoffheizung weiter erhitzt wird, bevor er an die Servosysteme weitergeleitet wird. Die zusätzliche Erwärmung verhindert, dass winzige Eiskristalle (die möglicherweise im Kraftstoff vorhanden sind) in empfindliche Servosysteme gelangen.

In diesem Stadium misst der Kraftstoffdurchflusstransmitter den gesamten Massenstrom des zur Verbrennung zugeführten Kraftstoffs. Darüber hinaus ist es bei Motoren mit integriertem Antriebsgenerator (IDG) erforderlich, dass das IDG-Öl mit Kraftstoff gekühlt wird. In solchen Fällen strömt der Kraftstoff durch den IDG-FOHE, wo der Kraftstoff weiter erhitzt und gleichzeitig das IDG-Öl gekühlt wird.

Der unter hohem Druck und bei hoher Temperatur dosierte Kraftstoff steht zur Verbrennung bereit und wird zu den Kraftstoffdüsen geleitet. Dual-Flow-Düsen bestehen aus primären und sekundären Sprühmustern für unterschiedliche Flugbedingungen. Beispielsweise wird der Primärstrom für Niedrigleistungseinstellungen wie Motorstart, Steuern und Leerlauf verwendet. Bei Hochleistungseinstellungen wie dem Start ergänzt der sekundäre Kraftstoffstrom den primären Kraftstoffstrom.

Kraftstoffdüsen verhindern auch das Ausbrennen der Motorflamme beim Abbremsen, indem sie die Flamme bei niedrigen Leistungseinstellungen halten. Der von den Brennstoffdüsen zerstäubte Brennstoff homogenisiert sich mit der Druckluft vom Kompressor, bevor das Brennstoff-Öl-Gemisch zur Verbrennung gezündet wird.

Was denken Sie über die Treibstoffführung innerhalb eines Strahltriebwerks? Teilen Sie es uns im Kommentarbereich mit.

Autor – Omar ist ein Luftfahrt-Enthusiast und hat einen Doktortitel. in Luft- und Raumfahrttechnik. Omar verfügt über zahlreiche Jahre Erfahrung in Technik und Forschung und möchte sich auf forschungsbasierte Luftfahrtpraktiken konzentrieren. Neben der Arbeit liebt Omar das Reisen, den Besuch von Luftfahrtstandorten und das Beobachten von Flugzeugen. Sitz in Vancouver, Kanada