Brummen beim Anlassen der EK 777-Triebwerke?

[Fju77]

Wir alle kennen diese wunderschöne Geräusch was bei totaler Windstille meist noch 3-4 km entfernt vom Flughafen war zu nehmen ist!

Ich spreche von diesem wunderschönen Brummen der 777-Triebwerke beim hochfahren.
In langer Vergangenheit kann ich mich nur noch an die Tristar erinnern, die diese wohl häufig tief frequenten Töne beim hochfahren der Triebwerke heraus ließ!

Deshalb meine Frage:
Wieso und vielleicht im welchen Bereich des Triebwerks entstehen diese Töne?

Denn nicht jeder Flugzeugtyp mit großen Fans hat dieses für mich toll klingende Geräusch! Kurz: Airbus 310/300 oder 767 haben aus meinen Empfinden dieses Geräusch nicht. Oder?

[Taliesin]

Deshalb meine Frage:
Wieso und vielleicht im welchen Bereich des Triebwerks entstehen diese Töne?

Das ist die sogenannte Brennkammer-Resonanz.
Wie die genau entsteht kann ich dir nicht sagen, aber Resonanz tritt ja immer dann auf, wenn Erreger- und Eigenfrequenz gleich sind. Dadurch, dass man einen sehr großen Drehzahlbereich durchfährt, tritt dies bei so gut wie jedem Triebwerk beim Anlassen auf.

Ich gehe mal davon aus, dass die Erregerfrequenz mit der Erzeugung des turbulenten Luftstroms in der Brennkammer zu tun hat. Man möchte ja erreichen, dass das Kerosin möglichst schnell und möglichst gleichmäßig mit der Luft vermischt wird. Dazu haben eigentlich alle Brennkammern Drallerzeuger in den Lufteinlässen, die einen starken Wirbel um die Einspritzdüse herstellen, so dass sich das Kerosin gut mit der Luft vermischen kann. Woher jetzt genau die Anregungsfrequenz kommt müsste ich mal in der Fachliteratur nachgucken

[Taliesin]

Was natürlich auch für reichlich Instationarität sorgt sind die Nachlaufdellen aus dem Verdichter. Eine Verdichterstufe besteht immer aus Laufrad und Leitrad. Durch Reibung fließt die Luft an der Wand der Leiträder langsamer, so dass sich im Geschwindigkeitsprofil Dellen bilden, wo die Schaufeln waren, so genannte Nachlaufdellen. In der nachfolgenden Laufschaufelreihe werden diese Dellen dann "zerschnitten" und es entsteht ein Feld aus lokalen Über- und Unterdrücken. Wenn man das dann über einen Wirbelgenerator in die Brennkammer leitet, dann gibt es natürlich viele Quellen für Instationaritäten, die immer mit einer bestimmten Frequenz verbunden ist.

Wer sich mal Videos von älteren Flugzeugen anguckt, vornehmlich bei der Landung, der wird dieses ganz charakteristische Kreischen vernehmen, das ist der hochfrequente Lärm, der durch das Zerhacken der Nachlaufdellen entsteht. Heute weiss man wo das herkommt und wie man das verhindern kann, deswegen klingen moderne Triebwerke nicht mehr so, aber innen im Triebwerk sind die Effekte natürlich noch vorhanden.

[Taliesin]

Zur Minderung der Schadstoffemissionen von Turbinenbrennkammern (sowohl Flug-, als auch stationäre Gasturbinen), industrieller Feuerungen, sowie Haushaltsthermen zur Warmwasserbereitung wurden in letzter Zeit neuartige, innovative Verbrennungskonzepte vorgeschlagen und im technischen Maßstab umgesetzt. Solche Verbrennungskonzepte, wie z.B. die Mager-Vormisch-Verbrennung, die gestufte Verbrennungsführung oder das LPP-Konzept (Lean-Prevaporized-Premix) emittieren geringere Mengen Schadstoffe, vor allem nach dem thermischen Mechanismus gebildete Stickoxide (NOx). Diese Verbrennungskonzepte haben jedoch gemeinsam, dass es zu einem vermehrten Auftreten von periodischen, thermoakustischen Phänomenen, den so genannten Druck- bzw. Flammenschwingungen, kommt.

Die Druck-/Flammenschwingungen bewirken einen zeitlich-periodischen Umsatz des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Flamme und einer damit verbundenen instationären Wärmefreisetzung, was wiederum zu einem sich zeitlich ändernden Druck der Rauchgassäule in der Brennkammer führt. Diese zeitlich-periodischen Druckschwankungen können bei druckaufgeladenen Verbrennungen bis zu einigen bar betragen.

Die Instationarität kommt daher, dass sich bei der Verbrennung das Volumen erhöht, weil sich die Verbrennungsgase ausdehnen. Diese Ausdehnung wirkt auch stromauf und führt dazu, dass weniger Luft in die Brennkammer strömt. Dadurch nimmt die Verbrennungsrate ab, es wird weniger warmes Abgas erzeugt, es kann mehr Luft in die Brennkammer strömen. Dadurch steigt die Verbrennungsrate, es wird mehr Wärme frei, weniger Luft strömt ein usw.
Die lokalen Druckunterschiede betragen hierbei scheinbar mehrere Bar, was dazu führt, dass es ordentlich wummert.

[Fju77]

Wow! Vielen Dank für die detaillierte Beschreibung! Nun muss ich nochmal ein wenig lesen um wirklich alles zu verstehen! Danke Dir!

[Taliesin]

Wichtig ist ja nur der letzte Post, davor das waren Vermutungen. Ich sollte erst recherchieren und dann posten. Naja

Ist ja was bei rumgekommen