Wirkungsweise eines Triebwerkes
Von Klaus Baumeister

Ein Flugzeug benötigt einen Motor, der als Antrieb dient (Ausnahme Segelflugzeug).

Diesen Motor nennen wir in der Luftfahrt Triebwerk.

Der eigentliche Sinn dieses Motors (Triebwerk) ist es eine Luftblase mit Überdruck hinter dem Flugzeug zu erzeugen, die sich entspannen möchte (sich ausdehnen), dies auch tut und das Flugzeug damit anschiebt.

Dieses Prinzip lässt sich mit einem aufgeblasenen Luftballon sehr gut darstellen.

Im Inneren dieses Luftballons ist die Luftblase zusammengepresst. (Gas lässt sich zusammenpressen, Flüssigkeiten nicht). Diese zusammengepresste Luftblase will sich ausdehnen, der Ballon möchte sich zusammenziehen. Lässt man den geöffneten Luftballon los, so entweicht die Luft in eine Richtung. Es entsteht ein Rückstoß in die entgegengesetzte Richtung (also nach vorne) und der Ballon fliegt weg. Nach diesem Prinzip funktionieren Raketen sowohl in der Atmosphäre wie auch im Weltall, sowie alle Flugzeuge mit Düsen- und Propellertriebwerken. Der Unterschied vom Raketentriebwerk zum Flugzeugtriebwerk ist, dass das Flugzeugtriebwerk Luft benötigt und das Raketentriebwerk nicht, da der Luftsauerstoff Bestandteil des Raketentreibstoffs ist.

http://www.mtu.de/de/take-off/how_engines_work/index.html

Beim Flugzeugtriebwerk wird die zusammengepresste Luftblase durch einen Trick erzeugt. Im vorderen Bereich des Triebwerks wird Luft angesaugt. In dahinterliegenden Verdichtern beschleunigt, verdichtet und in die Brennkammer gepresst. Nun wird die Luft mit Kraftstoff vermischt und verbrannt. Dabei entsteht eine sehr hohe Temperatur und das Gas möchte sich sehr stark ausdehnen. Dies ist ein Naturgesetz. Die nun entstandene zusammengepresste und erhitzte Gasblase erzeugt einen sehr großen Luftdruck = hoher Gasdruck = Schub. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Abgasturbine, da das entstandene Abgas, welches aus der Brennkammer ausströmt, eine Turbine antreibt bevor es über die Düse nach hinten abströmt. Diese Turbine wird benötigt, da die Verdichter einen Antrieb benötigen.

Der Wirkungsgrad (= Effektivität) ist umso höher, umso kälter, also dichter die Luft ist, die einströmt, umso mehr Luft verdichtet wird und umso höher die Verbrennungstemperatur ist.  Da Flugzeugtriebwerke mehr sehr viel Luft arbeiten und die Anzahl der Teile gering ist sowie das Triebwerk sehr leicht gebaut werden kann hat ein Turboluftstrahl- oder auch ein Turbofantriebwerk einen erheblich besseren Wirkungsgrad mit einem viel niedrigeren Spritverbrauch und einem viel höheren Leistungsspektrum als herkömmliche Verbrennungsmotoren wie sie z.B. vom Auto her bekannt sind. Daher hat sich diese Technik in der Luftfahrt fast überall durchgesetzt.

Heutige moderne Turbofantriebwerke verfügen über zwei oder drei Verdichter, die hintereinander platziert die Luft beschleunigen und komprimieren. Diese werden von zwei oder drei hintereinander liegenden Turbinen, die sich hinter der Brennkammer befinden, angetrieben. Eine Turbofantriebwerk hat vorne einen gekapselten Fan (=eine Art Propeller) oder auch Gebläse genannt. Mit diesem Fan, wird der Hauptschub besonders in der Startphase erzeugt. Der Hauptanteil dieses durch den Fan erzeugten Luftdrucks strömt durch einen Seitenkanal (=Bypass) am Triebwerk vorbei. Dadurch wird das Triebwerk besonders leise und effizient. Daher verfügen moderne, große Verkehrsflugzeuge über große Triebwerksgondeln in denen das Triebwerk innerhalb eines Bypasskanals eingebettet ist.

Eine leicht abgewandelte Variante ist das Turboproptriebwerk. Es funktioniert ähnlich wie ein Turbofantriebwerk. Der Unterschied ist, dass die zweite Turbine als Antrieb (über ein Planetengetriebe) eines Propellers dient. Diese Technik ist sehr leise und sparsam aber etwas langsamer als ein Turbofantriebwerk. Durch die jüngsten Treibstoffkostensteigerungen kommt der Turboprop, obwohl er etwas langsamer ist, wieder stark in Mode.
  
Ein Turboluftstrahltriebwerk entspricht dem klassischen Düsentriebwerk und wird nur noch in militärischen Flugzeugen verwendet. Es ist besonders leicht, hat eine schmale Silhouette und ist einfach aufgebaut. Jedoch hat es einen sehr hohen Spritverbrauch und ist extrem laut. Es ist bei Verwendung eines Nachbrenners für den Betrieb im Überschall geeignet. Das einzige Passagierflugzeug, welches Turboluftstrahltriebwerke mit Nachbrenner verwendet hat ist die Concorde. Diese war unbeschreiblich laut, hatte einen unverschämt hohen Spritverbrauch und flog im Linienflug (von Paris/London nach New York) zweifache Schallgeschwindigkeit in ca. 14.000 bis 18.000 Meter Höhe. Nach dem ca. 4 – 5 stündigen Flug war dieses Flugzeug nahezu leer und genoß deshalb im Landeanflug in New York stets höchste Priorität.

Ein Nachbrenner ist ein einfaches Rohr, das hinter dem militärischen Triebwerk als Verlängerung dient. Es befinden sich keine beweglichen Teile im Inneren. In dieses Rohr wird lediglich Sprit eingeblasen. Aufgrund der hohen Abgastemperatur entzündet sich der Treibstoff von selbst und erzeugt einen zusätzlichen erheblichen Schub der durch einen sehr hohen Treibstoffverbrauch erkauft wird.