Gasturbinentriebwerken

Gasturbinentriebwerke sind Wärme-Kraftmaschinen, die chemische Energie eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in mechanische Energie und Schub umwandeln. In einer Brayton-Phase wird Luft in einem Verdichter komprimiert, in der Brennkammer mit Kraftstoff vermischt und verbrannt. Die heißen Abgase expandieren durch eine Turbine, die den Verdichter antreibt; der verbleibende Abgasstrom erzeugt Schub.

Aufbau: Hauptkomponenten sind Einlass, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Düse. Moderne Triebwerke verwenden Hochtemperaturwerkstoffe, Turbinenschaufeln mit Kühlung, variable Schaufelverstellung und fortschrittliche Leittechnik. Es gibt verschiedene Konfigurationen: Turbofan, Turboprop, Turbojet oder Turbine mit Nachverbrennung (Afterburner) für militärische Anwendungen.

Anwendungen: In der Luftfahrt liefern Turbofan- und Turboprop-Triebwerke den Großteil des Antriebs; in der Energieerzeugung und Industrie werden Industrie-Gasturbinen zur Strom- und mechanischen Energieerzeugung eingesetzt; in Kombikraftwerken arbeiten sie mit Dampfturbinen zusammen, um den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen.

Leistung und Effizienz: Der Wirkungsgrad steigt mit höheren Verdichtungsverhältnissen, fortgeschrittener Turbinentemperaturgrenze und effizientem Brennkammerdesign. Emissionen, Geräuschentwicklung und Wartungsaufwand sind zentrale Einflussgrößen; neuere Entwicklungen zielen auf leichtere Materialien, verbesserte Kühlung, alternative Kraftstoffe und niedrigere Emissionen ab.

Geschichte: Die Entwicklung begann in den 1930er Jahren mit Forschungen von Frank Whittle und Hans von Ohain. Seitdem haben Turbofan- und Industrie-Gasturbinen signifikante Fortschritte in Leistung, Zuverlässigkeit und Umweltverträglichkeit erzielt.