Können Flugzeuge mit Düsenatrieb oder die mit Propeller mehr Last tragen?
Bei der Bundeswehr sind die großen Lastflugzeuge mit Propellerantrieb, aber die großen amerikanischen Fernbomber wie die B-52 sind mit Düsenantrieb und die können auch viel Last tragen.
6 Antworten
Die Tragfähigkeit des Flugzeugs hat nicht viel damit zu tun, ob es mittels Turboprops oder Turbofans angetrieben wird. Du könntest eine B-52 auf gleich starke Turboprops umrüsten oder einen A400M auf gleich starke Turbofans, und es würde beiderseits nicht großartig was an der Nutzlast ändern.
Flugzeuge mit Turboprops können beim Start besser beschleunigen (kürzere Strartstrrecke), bei der Landung besser bremsen, einen steileren Anfangssteilflug fliegen, steilere Sinkflüge sicher fliegen ("Sarajewo-Approach")... also insgesamt etwas wendiger und agiler. Außerdem vertragen die Propeller Staub und Dreck besser. Deshalb ist das für taktische Transportflugzeuge, die auch auf irgendeiner Wiese in nicht ganz sicherer Umgebung starten und landen sollen (C-130 Hercules, C-160 Transall, A400M), die bevorzugte Option.
Aber der Propellerantrieb begrenzt die maximal mögliche Fluggeschwindigkeit aus physikalischen Gründen. Deshalb sind Turboprops nicht so schnell wie Jets. Beim A400M ist spätestens bei 750 km/h Schluss, ein Jet fliegt locker 150-200 km/h schneller. Deshalb ist der Propellerantrieb eher nicht das Mittel der Wahl, wenn das Flugzeug ständig lange Strecken zurücklegen soll. Wie z.B. ein Langstreckenbomber oder ein strategisches Transportflugzeug (z.B. C-5 Galaxy). Diese Flugzeuge starten und landen normalerweise auch von gut aus ausgebauten, sicheren Flugplätzen aus, sodass relativ egal ist ob sie von einer Wiese starten können.
Spannend, wie sich die Wikipedia-Artikel unterschiedlicher Sprachen widersprechen ;) Der deutsche Artikel nennt 750 km/h.
Ganz platt gesagt ist der Propeller einfach nicht zu toppen wenn es darum geht eine Last mit wenig Leistung in die Luft zu bringen.
Das hängt mit zwei ganz simplen Mechanismen zusammen:
- ein Propeller fördert einen viel größeren Luftdurchsatz als ein Strahltriebwerk
- ein Propeller besitzt verstellbare Blätter, bei denen je nach Fluggeschwindigkeit der Propellerblattwinkel optimal eingestellt werden kann, von Tempo Null (teilweise sogar rückwärts) bis zur Maximalgeschwindigkeit
Das Strahltriebwerk einer B-52 oder eines Verkehrsflugzeugs ist dagegen total starr, und kann keinerlei Anpassung der Luftmenge oder der Geschwindigkeit mit der dieselbe ausgestoßen wird vornehmen.
Daher gibt es bei Strahltriebwerken nur eins: gnadenlos übermotorisieren.
Das siehst Du daran, wie wenig Triebwerksleistung ein Propellerflugzeug braucht, um ein maximales Startgewicht von ca. 100.000 Kg in die Luft zu heben: Bei den frühen, relativ schubschwahen Strahltriebwerken war das noch viel schlimmer,
Ein prinzipbedingter Nachteil des Propellers ist, dass sein Wirkungsgrad
https://de.wikipedia.org/wiki/Boeing_757
https://de.wikipedia.org/wiki/Douglas_C-124
Der Vergleich hinkt natürlich, weil die Flügelfläche der Propellermaschine (viel größer ist (223.8 zu 18125).
Aber: an der erreichten Reisegeschwindigkeit kannst lässt sich direkt herleiten wieviel schwächer die Dauerleistung der Propellermaschine gegenüber dem Jet ist:
850Km/h zu 370 Km/h, die Boeing 757 ist also mehr doppelt so schnell, bedeutet ein Vielfaches an Mehrleistung. Ohne diese Vielfache an Mehrleistung wäre die 757 mit Strahltriebwerken gar nicht in der Lage überhaupt vom Boden abzuheben.
Bei den schubschwachen Strahltriebwerken der 50er Jahre war das noch viel schlimmer, die Boeing B-47 hatte trotz 6 Triebwerken chronisch Mühe ab zu heben. Die Boeing B-52 war daher zunächst als Turboprop geplant worden, so wie bei der sowjetischen TU.95, bevor man sich für die 8 Strahltriebwerke entschied.
Die Propeller haben nämlich leider auch einen gravierenden Nachteil: Ihr Wirkungsgrad sinkt mit zunehmender Fluggeschwindigkeit, was die erzielbare Maximalgeschwindigkeit der B-52 über dem Zielgebiet zu stark limitiert hätte.
Warum benutzen dann einige militärische Transportflugzeuge Propellerturbinen?
Erst mal weil sie im Betrieb konkurrenzlos günstig sind.
Eine C-130 benötigt viel weniger Gesamt-Triebwerksleistung und damit Kerosin als ein vergleichbarer Jet-Transporter.
Die großen voll verstellbaren constant-speed-Propeller funktionieren zudem im Prinzip wie eine riesige Gangschaltung, die den Wirkungsgrad beim Start optimiert, während die für den Haupt-Antrieb verantwortlichen Fan-Blätter eines modernen Strahltriebwerks nicht verstellbar sind, siehe oben.
Transportflugzeuge mit Fan-Strahltriebwerken leiden daher am prinzipbedingten Nachteils entsprechend übermotorisiert sein zu müssen um eine ähnliche field performance (Kurzstart-und Landeleistung) zu erreichen.
Oder sie werden zusätzlich mit super aufwendigen Hochauftriebshilfen ausgestattet, so wie die C-17 mit ihren von Triebwerken angeblasenen Landeklappen, die aus Gründen der Hitzefestigkeit aus teuren Titanlegierung hergestellt werden müssen weil sie mitten im heißen Abgasstrahl der Triebwerke stehen.
Die A400M ist eine Art Zwischending mit dem Besten aus beiden Welten, sie ist ein Turboprop mit sehr hoher Triebwerksleistung und kombiniert dadurch Jet-ähnliche Flugleistung mit den Vorteilen der Turboprop-Transportern, siehe oben.
Der Haken an der Sache ist, dass die Triebwerke eigens für die A400M entwickelt werden mussten, anders als die Fan-Strahltriebwerke von Jet-Transportern, die schlicht low-risk-Ableitungen von tausendfach bewährten zivilen Triebwerken mit entsprechend geringen Entwicklungskosten und höchster Zuverlässigkeit sind.
Entsprechend gab es jede Menge Probleme z.B. mit den Reduziergetrieben der Propeller der A400M, die inzwischen aber überwunden. Der ursprüngliche Kostenrahmen wurde aber natürlich weit überschritten, und so wie es aussieht werden die Triebwerke der A400M keinerlei weitere Anwendung im militärischen oder gar im zivilen Sektor finden, was die Rentabilität ihrer Entwicklung erhöhen könnte.
Übrigens existierten bereits Anfang der 2000er Jahre in Gestalt der ukrainischen Antonov A-70 Prototypen eines Militärtransporters mit der projektierten A400M mindestens ebenbürtigen, wenn nicht sogar überlegene Leistungsdaten. Man hätte sie nur weiterentwickeln und mit europäischen Systemen hätte ausstatten müssen. Politisch war dies aber natürlich nicht durchsetzbar, es sollte schließlich ein rein europäisches Flugzeug werden.
Übrigens spricht noch ein ganz wichtiger Grund für Propeller-Miliärtransporter: die Möglichkeit eines sehr steilen Abstiegs zum Flugfeld unter Ausnutzung der Bremswirkung der Propeller, zur Minimierung des Risikos abgschossen zu werden. Genannt "Sarajevo-approach" nach dem Ort wo im Jugoslavienkrieg diese Anflug-Technik entwickelt und routinemässig von C-160 Transall der Bundeswehr praktiziert wurde:
Die Nutzlast wird von der Aerodynamik - Rumpf, Flügel und alles drum herum - bestimmt. Der Antrieb liefert dann den nötigen Vortrieb, welcher nötig ist, um mit der Aerodynamik die Last in die Höhe zu bringen.
Da mit Stahltriebwerken, besser gesagt mit Mantelstromtriebwerken sehr viel Vortrieb erzeugt werden kann, wird dieser Antrieb bevorzugt für Flugzeuge verwenden, die grosse Lasten tragen müssen.
Im Verhältnis Grösse - Last/Gewicht - Vortrieb spielt das GANZE ZUSAMMENSPIEL den entscheidenden Faktor. Es gibt Turbinen-Propeller Flugzeuge, die sehr hohe Lasten im Verhältnis zu ihrer Grösse in die Höhe bringen.
Mein Favorit wäre demnach die Kombination "Turbine + Propeller" (Turbo-Prop, nicht Turbo-Fan!) in genügend grosser Stückzahl bei vergleichsweise kleiner Grösse, nicht Strahltriebwerke. Ungefähr so, wie beim A400.
Propellerflugzeuge können auf kürzeren Bahnen starten und landen und sind effizienter auf kürzeren Strecken. Bei Langstreckenbombern ist das irrelevant.
es kommt auf den verwendungszweck des flugzeuges an. auch der moderne A400 M als nachfolger des ausgemusterten A310 ist eine propellermaschine, bei der es nicht auf schnelligkeit und reichweite, sondern um flexibilität und nutzlast ankommt.
Airbus A400M Atlas - WikipediaCruise speed: 781 km/h (485 mph, 422 kn) at 9,450 m (31,000 ft)[91]