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Vergleich des Kraftstoffverbrauchs von Strahltriebwerken und Propellertriebwerken

Project

Autor: Houssein Mahfouz

Date: 2023-02-02

Supervisor: Dieter Scholz

Abstract

Zweck – Vergleich des Kraftstoffverbrauchs von Strahl- und Propellertriebwerken über den Wirkungsgrad. --- Methodik – Über eine umfangreiche Literaturrecherche wird eine Triebwerksdatenbank erstellt. Der Wirkungsgrad wird definiert als Verhältnis aus Schubleistung (Schub mal Geschwindigkeit) und Energiezufluss (Kraftstoffmassenstrom mal Heizwert). Die Rechnung nutzt dabei den spezifischen Kraftstoffverbrauch aus der Literatur basierend auf Schub (beim Jet) oder Leistung (beim Propellerflugzeug). Der Propellerwirkungsgrad wird mit 0.9 angenommen. --- Ergebnisse – Der Gesamtwirkungsgrad von Turbonfantriebwerken und Turboprops steigt mit der Triebwerksgröße, mit dem Baujahr und dem Gesamtdruckverhältnis. Beim Jet steigt er auch mit der Machzahl im Reisflug und mit dem Nebenstromverhältnis. Mit dieser Methodik werden die Flugmotoren verglichen, die in ihrer Triebwerksklasse den höchsten Gesamtwirkungsgrad erreicht haben. Ein Dieselmotor (Junkers Jumo 205) erreicht dabei den höchsten Gesamtwirkungsgrad mit 0,386 gefolgt vom Jet (GE90-85B und Genx-2B67B) mit 0,375, Turboprop (TP400-D6) mit 0,358 und Ottomotor (Wright R-3350-988TC18EA-2) mit 0,315. Die Turboprops zeigen den schlechtesten durchschnittlichen Gesamtwirkungsgrad im Vergleich der Klassen mit 0,222. --- Bedeutung für die Praxis – Trotz unterschiedlicher Definitionen des spezifischen Kraftstoffverbrauchs, können Jettriebwerke und Propellertriebwerke über den Gesamtwirkungsgrad miteinander verglichen werden, was auch eine Aussage erlaubt hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs. --- Soziale Bedeutung – Die Arbeit stellt die Ergebnisse so einfach dar, dass eine öffentliche Diskussion über die Klasse der Flugtriebwerke möglich wird. Über den Kraftstoffverbrauch der Triebwerke (und die Flughöhe) ist letztlich auch eine Ausage über die Umweltwirkung leicht möglich. --- Originalität – Beim Vergleich von Jets und Props muss der Gesamtwirkungsgrad berücksichtigt werden. Dieser beinhaltet bei Propellerflugzeugen auch den (angenommenen) Propellerwirkungsgrad. Bisher wurde bei Propellertriebwerken nur der Motorwirkungsgrad genannt, was die Props im Vergleich zum Jet zu gut erscheinen ließ. Purpose – This project investigates social impacts of aircraft with a life-cycle approach using the example of the Airbus A380 program. --- Methodology – Social impacts are analyzed by conducting a Social Life Cycle Assessment (S-LCA) based on the "Guidelines for Social Life Cycle Assessment for Products" from the United Nations Environment Programme (UNEP) and the Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC). Stakeholder and subcategories are chosen, and data is collected by conducting qualitative interviews and web searches. An impact assessment is performed using the Subcategory Assessment Method (SAM). The results are interpreted and generalized. --- Findings – During its life span, an aircraft or aircraft program has an impact on different stakeholders. The life cycle stage "raw material extraction" could lead to human rights violations, but also local communities near main manufacturing sites face social implications, both positive and negative. The economic importance of the aeronautic sector influences society, political decision makers, local communities, and workers. All this was evident also in the A380 program. --- Research Limitations – Data availability limited the investigation partially. The project does not cover all life cycle stages and stakeholder groups. Instead, emphasis is given to selected stages and groups. --- Practical Implications – The study can help aviation decision makers to provide a product, which improves the well-being of its stakeholders. --- Social Implications – Performing an S-LCA in aviation puts social implications of the aircraft program into focus and provides a foundation for a general discussion about its social sustainability. --- Originality – This seems to be the first research on the topic of S-LCA of an aircraft or aircraft program.

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Associated research data: https://doi.org/10.7910/DVN/KC5Z8U

Strahltriebwerk und Propellertriebwerke – Wirkungsgrade, Formeln

Mittelwert und Maximalwert des Wirkungsgrads verschiedener Flugzeugtriebwerke

LAST UPDATE: 26 February 2023
AUTHOR: Prof. Dr. Scholz
IMPRESSUM (PDF)

  Prof. Dr. Scholz
  Aircraft Design and Systems Group (AERO)
  Aeronautical Engineering
  Department of Automotive and Aeronautical Engineering
  Faculty of Engineering and Computer Science
  Hamburg University of Applied Sciences