Turbojet mit Nachbrenner (real)

Die gleichen Aspekte, die im Fall des Turbojets ohne Nachbrenner zu einem realen Kreisprozess führen, sind auch im Fall mit dem Nachbrenner vorhanden. Zusätzlich kommen noch diese zwei Aspekte hinzu:

  • Verlustbehaftete Strömungsverzögerung vor dem Nachbrenner (\(5\rightarrow6\)): Die Vorgänge entsprechen denen in einem Diffusor bzw. Einlauf. Die Verzögerung führt zwar zu viskosen Verlusten, ermöglicht jedoch eine verlustarme Verbrennung im nachfolgenden Nachbrenner und verhindert dort das thermische Sperren.
  • Verlustbehaftete Verbrennung im Nachbrenner (\(6\rightarrow7\)): Die Vorgänge entsprechen denen in der Hauptbrennkammer. Hier sind sowohl viskose als auch thermische Verluste vorhanden. Darüber hinaus erfährt das Strömungsmedium eine erneute Änderung der Zusammensetzung und deutliche Änderung der Stoffgrößen. Anders als in der Hauptbrennkammer ist die Zuströmung keine reine Luft mehr, sondern eine Zusammensetzung aus Luft und Verbrennungsprodukten, wobei immer noch ein großer Sauerstoffanteil vorhanden ist. Da stromab des Nachbrenners keine Turbine vorhanden ist, kann i.d.R. eine höhere Maximaltemperatur als in der Hauptbrennkammer erreicht werden. Dennoch muss sichergestellt werden, dass die Düse nicht überhitzt wird.

Wie im idealen Fall ergibt sich im realen Fall eine deutlich größere eingeschlossene Fläche im T-s-Diagramm durch den Nachbrenner, d.h. die Kreisprozessarbeit \(w_{cyc}\) wird deutlich gesteigert. Das äußert sich auch in einer deutlichen Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit \(v_{9}\) und somit des Schubs. Dieser Effekt wird durch die Divergenz der Isobaren im T-s-Diagramm, auf denen sich die Verbrennung näherungsweise abspielt, verstärkt.

Abb.: Realer Turbojet-Kreisprozess im T-s-Diagramm mit Nachbrenner; Lizenz: cc-by-nc-4.0