Axiale Turbojet

ontwerpen kost altijd zeer veel tijd

de vraag is ontwerpje omdat je het leuk vind
of omdat je er geld mee wilt verdienen

ik denk dat het eerste hier het geval is

een zeer mooi project
de iedeale motor voor een

 

Hier kan je wel geld mee verdienen. Er zijn genoeg die 10.000 euro voor zo'n motor over hebben. De ontwikkel kosten haal je er nooit uit maar materiaal en productie is te doen

 

Heel erg mooi netjes gemaakt
Het is niet zo makkelijk om zo iets goed aan het draaien te krijgen.
Er zal nog wel een onder deeltje aan gepast moeten worden .
Petje af voor het ontwerp en al het zorgvuldige werk.

 

Na een drukke periode op het werk en wachten op een oliepompje ben ik eindelijk weer verder gekomen met testen en dat viel toch best wel een beetje tegen. Ik ben bang dat er inderdaad nog wel dingen aangepast moeten worden.
Als ik de motor op ongeveer 7500 toeren laat draaien (met de startmotor) kan ik het toerental met ongeveer 2300 rpm verhogen met alleen toevoeren van gas, dan bereik ik ongeveer een uitlaat temperatuur van 790 deg C.
Daarnaast heb ik nog een een keer geprobeerd om met kero te testen vanmiddag, Hiermee kan ik blijkbaar toch iets meer hitte toevoeren in de kamer zelf, waardoor er nog eens ongeveer 1000 rpm bij komt. Verder opvoeren van de kero resulteert in grotere steekvlammen en geen verdere verhoging van het toerental.



Ik heb ook nog een aantal testen gedaan met het meten van druk in de kamer, bij 5000 rpm heb ik ongeveer 1,0 mbar druk in de kamer. Bij 10.000 rpm is dit ongeveer 6,0 mbar. Ik ben bang dat ik nog forst in toeren omhoog moet bij het starten.

Ik vroeg me af of er iemand is die weet wat de druk en toerental is bij de zelfbouw turbines op het moment dat ze gestart worden. Ik heb het idee dat de radiale compressor wat makkelijker begint met het opbouwen van druk.

Maar goed nog maar even verder puzzelen de komende dagen!

Gr. Jos

 

Ik denk dat je inderdaad flink meer toeren nodig hebt om de druk iets omhoog te krijgen. Zou me niets verbazen als er pas iets gebeurd bij 20.00 toeren....

 

Sound is wel super ondanks dat hij nog niet zelfstandig loopt.

 

Super jos zat al een tijdje op een update te wachten leuk filmpje maar je bent er helaas nog niet. Succes

 

Vroeger (vroegah....) toen er nog geen ecu's waren startte ik altijd met een manometer. Gewoon een electromotor regelaar direct op de brandstofpomp (12V kavan) en met zender trim opstarten klikje voor klikje. Dat deed ik tot 0.15bar, alles loskoppelen voor het vliegen en als laatste idle nog afstellen terug naar 0.1bar wat overeen kwam met 36.000rpm. Bij 120.000 toeren (KJ66) zit ik op ongeveer 1.25bar. Tussen range weet ik zo niet, zit nu in hotel voor werk en kan niet bij de data. Mijn GR180 levert 2,15 bar druk bij 120.000rpm. Maar het is inderdaad bekend dat radiale compressoren makkelijker druk opbouwen bij lage toeren. Jij zit nu letterlijk in niemands land en moet alles opnieuw uitvinden. Alles valt of staat bij je axiale compressor, die moet eerst functioneren voordat je verder kunt. Maarrrrr...., wanneer weet je dat hij het goed doet???? Blijven testen en aanpassen en héél veel geduld .

Grt,

 

Dat ziet er al veelbelovend uit. En wat een gaaf geluid!

Op youtube vond ik een video van een werkende:


Wellicht heeft deze persoon meer info over de minimale druk/rpm.

 

Ziet er leuk uit alleen die steun.....

 

Hallo Jos,

Ten eerste mijn complimenten voor je schitterend gebouwde motor. Ik ben zelf geen technicus maar start wel dagelijks turbine motoren voor mijn werk als verkeersvlieger en heb misschien wat tips. De axiale compressor zal bij je huidige toerental praktisch geen druk opbouwen. Hij functioneert alleen als de angle of attack van alle compressor stages optimaal is en niet stalled. Bij het starten zit je zo ver van de design point van de compressor dat deze zeker stalled is. Je hebt in jouw motor geen variable geometry zoals VIGV's of VSV's die de angle of attack kunnen verlagen dus de stators staan praktisch vol open waardoor de compressor nog lastiger in een werkbaar gebied komt. Je zult dus inderdaad moeten proberen de motor met behulp van de starter naar een veel hoger toerental te krijgen. Ook zou ik proberen om halverwege de compressor (na 3e stage) een bleed valve te maken. Omdat de compressor nog geen druk opbouwt is het volume lucht te groot voor de kleiner wordende doorgang van de compressor en stagneert de doorstroming. Door een deel compressor lucht af te bleeden blijft de doorstroming opgang en kan de motor beter door accelereren. Hopelijk ligt hierin het probleem waardoor de motor op het moment nog niet accelereert.

Om je een idee te geven van normale toerentallen, bij een J79 turbojet is idle rpm 5000 en maximum thrust bij 7600. Dus idle rpm is zo rond 65% van maximum. En dit is een motor met variable geometry. Een axiale compressor heeft dus een veel kleiner toerental werkgebied als een radiale compressor. Als jouw motor een design point heeft voor 100.000rpm zal je idle dus ook ergens rond 65.000rpm komen.

Nogmaals ben ik zelf geen technicus en de kans is groot dat je zelf meer weet van turbines dan ik, maar misschien heb je wat aan deze info. Ik hoop de motor in de toekomst te zien draaien op youtube!

Mvg, Arjan

 

Hoi Arjan, ik start ze ook elke dag in een vliegtuig maar dat maakt mij nog geen turbine specialist!!! Elke aap kun je dat truukje leren . Maar ik snap je betrokkenheid in deze wel hoor, echter deze theorie gaat wel een stukje verder dan dat ze bij de TR course en atpl leren.

De Allereerste full-size axiale motor, de JUMO-004 die in de ME262 zat had ook geen variabele statorschoepen en zelfs geen bleed valves. Ok, het liep ook niet echt lekker maar ze deden het wel en zijn er zelfs een stuk of 5000 van gebouwd waarvan 3/4 ook gevlogen.


De voornaamste reden dat de huidige motoren variabele schoepen en bleed valves hebben is omdat onze full-size motoren optimaal zijn ontworpen voor grote hoogte en zeer ijle lucht. Op de grond werkt dat dan weer voor geen meter dus moet er met wat lap middelen weer een gezonde flow hersteld worden, vandaar de bleed valves om de té dikke lucht weer af te voeren en variabele schoepen vanwege andere invalshoeken met dikkere lucht.

Niet om op je tenen te staan hoor......

Groetjes,
Gerald

 

Hallo Gerald,

Ik geloof niet dat ik in mijn post beweerd heb een turbine specialist te zijn. Ik denk dat iedereen op dit forum niet kan wachten om deze motor te zien draaien en wou alleen maar mijn idee delen wat misschien de oorzaak zou kunnen zijn waarom de motor nog niet door accelereert.

Verder is volgens mij jouw theorie over het gebruik van variable geometry en bleeding om hogere dichtheid te corrigeren niet correct. Alle moderne axiale compressors gebruiken dit, zelfs industriële en marine gasturbines die geen meter van de grond komen. De variabele stators en bleed valves zijn nodig om de compressor ook bij lagere rpm's en flow rate dan design point stabiel te laten werken en voldoende surge margin te geven. Hier valt ook de start van de motor onder.

Ook zijn onze huidige motoren zeker niet ontworpen voor grote hoogte, maar zijn gespecificeerd voor de hoeveelheid thrust die nodig is op MSL. De volgende keer dat je TO thrust zet zijn alle bleed valves dicht en de stators vol open en gaat alle dikke lucht gewoon door de motor hoor. Misschien toch die ATPL boeken weer eens uit het stof halen.

Uiteraard hadden de eerste motoren met axiale compressors geen variabele geometrie en bleed en deze motoren hadden dan ook vaak last van compressor stalls en surges. Je zult dan bij design point de invalshoek dusdanig laag moeten kiezen zodat bij off-design er nog voldoende surge margin overblijft. Je krijgt dan wel een compressor met een vrij lage druk verhouding. Ik weet verder uiteraard niet wat voor surge margins Jos heeft gebruikt in zijn ontwerp.

Omdat Jos zelf metingen had gedaan bij ca 5% en 10% van design rpm en maar weinig druk opbouw kreeg, heb ik het idee dat de compressor nog stalled is en te ver van design point. Maar dit laat ik dan maar over aan de echte turbine experts en wacht in ieder geval met spanning af tot ik de motor zie lopen want het is een waanzinnig mooi gebouwd ding!

Mvg, Arjan

 

Mooi gebouwd is het zeker!

Groetjes,

 

Ik heb inderdaad de filmpjes gezien. Erg knap wat deze man gedaan heeft. Ik heb ergens op een forum gelezen dat zijn doelstelling is om er een turbofan van te maken.

 

Bedankt voor de complimenten over de de bouw van deze motor! Ik ben zelf ook erg tevreden over hoe alles past en er uit ziet.

Over het niet starten van de motor ben ik er nog steeds niet over uit wat er precies mis gaat, maar ik denk inderdaad op dit moment dat de compressor wat harder aangejaagd moet worden. Dit neemt niet weg dat er in de verbrandingskamer ook nog van alles mis kan gaan.

Ik denk overigens niet dat ik in dit gebied al te maken heb met surge of stall verschijnselen van de compressor. Er staat een goede krachtige flow door de motor en ik hoor geen vreemde bijgeluiden. Het klopt inderdaad dat ik heel erg ver van de design point af zit van de compressor met daarbij een extreem laag toerental. Dit geeft zeker een heel erg verstoorde geometrie in de flow tussen de schoepen maar ik denk en hoop vooral ook, dat deze compressor daar mee overweg kan. Ik heb diverse dingen aangepast om te proberen deze compressor wat toleranter te maken voor surge en stall verschijnselen. Zo is de flow voor deze compressor vrij laag en zit de werklijn van de compressor vrij ver weg van de surge lijn. Voor de 90.000 rpm heb ik een compressor map gemaakt op basis van simulaties, deze ging pas de fout in bij een drukverhouding van 1:3.4 (met een mass flow van 0,379 kg/s) De compressor werkt in de motor bij 90.000 rpm bij 1:2.1 (met een mass flow van 0,390 kg/s). Dit gaat wel flink ten koste van de efficiëntie overigens.

In een reeks korte testen heb ik kunnen waarnemen dat de drukopbouw vanaf de 5000 rpm (1,0 millibar) ongeveer linear is tot aan de 10.000 rpm (6,0 millibar). Ongeveer 1,0 millibar per 1000 rpm. Bij 11.600 rpm (met rokende 60A ESC) is de druk al 10,0 millibar. Dit is dus duidelijk het begin van een gebied waarin de drukopbouw ineens sneller oploopt en hopelijk ook een gebied is waarin de motor makkelijker zelf kan accelereren.

Inmiddels heb ik ook de brandstof pomp aangesloten op de ECU zodat dit niet meer los via een aparte regelaar gaat. Nu maar wachten op een beetje tijd en beter weer zodat ik een nieuwe poging kan doen

Groeten,
Jos

 

Interessant om te lezen over de details van je ontwerp! Hopelijk heb je komende tijd vooruitgang met de start van de motor.

De full-scale turbines geven we ook pas brandstof bij 25% rpm, daaronder is de kans aanwezig op start problemen. Houd in dat je toch ergens bij de 20.000rpm moet zien te komen met je starter. Misschien als nodig een intermediate bleed valve om het benodigde start vermogen te verlagen.

Ik vlieg zelf met GEnx motoren die ook elektrisch starten, hebben daarvoor wel twee 250kVA starters nodig om het spul aan de gang te brengen.

Mvg, Arjan

 

Hoe lijkt het Jos, nog vorderingen.

 

ik kom hier niet uit:

• Hoe lijkt het Jos nog vorderingen.... is dit vertaald door google?

 

Ja de laatste post is alweer even terug. Er zijn wel wat vorderingen, maar het gaat even een beetje langzamer.
Ik ben de afgelopen maanden flink bezig geweest met het uitvoeren van verschillende testen, om beter te kunnen begrijpen wat er mis gaat. Ik heb startpogingen gedaan bij verschillende start toerentallen, met gas, vloeibaar gas (bus op de kop houden) en kero. Daarnaast heb ik de uitlaattemperatuur, toerental en druk nauwkeurig geprobeerd vast te leggen.

Wat me is opgevallen bij al deze testen, is dat de motor toch redelijk accelereert als er vloeibaar gas de brandstof leiding in gaat. In één van de laatste testen ging het toerental van 8400 rpm (op de start motor) naar 13200 rpm met vloeibaar gas (Wel met een grote steekvlam in de uitlaat). Als vervolgens de brandstof pomp ingeschakeld word geeft dat maar heel erg weinig verschil, slechts een paar honderd toeren. Gezien de enorme hoeveelheid gas die met deze testen de motor in gaat en de vrij grote vlam in de uitlaat, kwam ik tot de conclusie dat de verstuiving niet goed verloopt (te langzaam). Dit was ook wel een beetje te verwachten achteraf gezien.

Inmiddels is de motor helemaal uit elkaar en ga ik een eerste poging doen om de verstuivers te verbeteren. Dus hopelijk kan ik weer een nieuwe test poging doen over een aantal weken!

Groeten,
Jos