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2024-09-27T13:19:31Z

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[[Datei:Turbofan operation lbp.svg|mini|Schema eines Turbofantriebwerks;<br />der rosa Mantelstrom läuft außen um das Kerntriebwerk herum.]]
[[Datei:Rolls-Royce Trent 1000 (7976551649).jpg|mini|Mantelstromaustritt mit [[Chevron (Aerodynamik)|Chevron]]-Sägezähnen außen, innen die Düse des Kernstromes an einem [[Rolls-Royce Trent]] 1000]]
Als '''Mantelstrom''' (auch By-pass, Kaltluft-, Neben-, Sekundär-Strom) wird bei einem [[Mantelstromtriebwerk]] jener Luftstrom bezeichnet, der von einem ein- oder mehrstufigen Axialgebläse (der ''[[Fan (Luftfahrttechnik)|Fan]]''-Stufe) beschleunigt und konzentrisch am [[Turbojet|Kerntriebwerk]] ''vorbei'' geleitet wird und der ''nicht'' in der [[Gasturbine]] am [[Thermodynamischer Kreisprozess|Verbrennungsprozess]] und der Leistungsabgabe in den Turbinenstufen beteiligt ist. Im Triebwerk strömt er um das Kerntriebwerk herum, und nach dem Triebwerksaustritt ''ummantelt'' er den Heißgasstrom aus dem Kerntriebwerk.

== Herkunft der Leistung zum Betrieb ==
Der primäre ''[[Kernstrom]]'', also jener Strom, der den [[Verdichter]], die [[Brennkammer]] und die [[Turbine]] durchläuft, hält den [[Thermodynamischer Kreisprozess|Verbrennungsprozess]] aufrecht. Dieser Kernstrom expandiert nach der Verbrennung in den Hochdruck- und schließlich in den Niederdruckturbinenstufen und gibt dabei einen Teil seiner Energie ab – um den Verdichter des Kerntriebwerks zu betreiben sowie um den Fan für den Mantelstrom zu betreiben.

== Übliche Bauformen ==
{{Hauptartikel|Mantelstromtriebwerk}}
Verbreitet sind Zwei-Wellen-Triebwerke mit einer kurzen „Hochdruckwelle“, an der alle Verdichter- und Turbinenstufen des Kerntriebwerks befestigt sind, und einer „Niederdruckwelle“, an der nur der Fan sowie wenige Turbinenstufen befestigt sind, um den Fan anzutreiben. Die Niederdruckwelle verläuft koaxial ''durch'' die hohle Hochdruckwelle, wodurch sie die Drehleistung von den ganz hinten liegenden Turbinenstufen auf den ganz vorne befindlichen Fan übertragen kann.
Das Laufrad des Fans hat einen wesentlich größeren Durchmesser als die dahinter folgenden Verdichterstufen. Die Aufteilung in Kern- und Mantelstrom erfolgt nach der Fan-Stufe, die Luft in Nabennähe tritt in das Verdichtergehäuse des Kerntriebwerks ein, währenddessen der beschleunigte Mantelstrom durch einen aerodynamisch gestalteten, ringförmigen Düsenkanal zwischen Mantelstromgehäuse und Außenseite des Kerntriebwerks strömt. Je nach Bauart der Triebwerksgondel endet dieser Ringkanal nach kurzer Laufstrecke oder er wird in einer bis hinter die Schubdüse des Kerntriebwerks reichenden Verkleidung über die gesamte Baulänge des Triebwerkes geführt.

Alternativ kann auf eine separate Niederdruckwelle verzichtet werden, wenn die schnelldrehende Hochdruckwelle des Kerntriebwerks die Drehleistung für den deutlich langsamer drehenden Fan über ein Getriebe auf ihn überträgt ([[Mantelstromtriebwerk#Getriebefan|„Getriebefan“-Bauweise]]).

Ebenfalls ohne Niederdruckwelle sowie sogar ohne Getriebe kommt die [[Mantelstromtriebwerk#Aft-Fan|Aft-Fan]]-Bauweise aus, bei der sich der Fan nicht vor dem Kerntriebwerk befindet, sondern hinter ihm, direkt an der Fan-antreibenden Turbinenstufe.

== Nebenstromverhältnis ==
Bei modernen Mantelstromtriebwerken in der Verkehrsluftfahrt beträgt das [[Nebenstromverhältnis]] 5:1 bis 10:1 (Nebenstrom zu Kernstrom). Bei aktuellen [[Mantelstromtriebwerk#Getriebefan|Getriebefantriebwerken]] wie dem [[Pratt & Whitney PW1000G]] beträgt das Verhältnis bis 12:1. Die Schubkraft des Nebenstromes macht bei modernen Mantelstrom-Triebwerken etwa 80 % des Gesamtschubes aus.

Bei militärischen Mantelstromtriebwerken in Kampfflugzeugen ist das Nebenstromverhältnis deutlich niedriger, mitunter geringer als 1:1.

{{Anker|Gaserzeuger|Heißgaserzeuger}}Ist das Kerntriebwerk deutlich vom Fan-Bereich getrennt und besteht seine Hauptaufgabe darin, den Fan-antreibenden (Niederdruck-)Turbinenstufen Leistung zuzuführen in Form eines schnellen, unter Druck stehenden Heißgases, so wird das Kerntriebwerk manchmal auch „(Heiß-)Gaserzeuger“ genannt.

== Vorteile ==
Flugzeug-Triebwerke mit einem Mantelstrom haben eine Reihe von Vorteilen: Sie verbrauchen weniger [[Kraftstoff]], da nur ein Teil der Luft für den Verbrennungsprozess genutzt, der andere, viel größere Teil, nur durch eine ummantelte [[Luftschraube]] beschleunigt wird; sie sind leiser, da sich der Mantelstrom mit all seinen Verkleidungen schallisolierend um die Gasturbine und nach dem Austritt um den Heißgasstrahl des Kerntriebwerkes legt; sie haben in der Regel eine höhere Lebensdauer, da nur etwa 20 % des erzeugten [[Schub]]es durch thermisch und mechanisch hoch belastete Komponenten erzeugt wird.

== Weblinks ==
*[https://www.hq.nasa.gov/office/aero/events/encompat/soaeng.pdf ''State-of-the-Art Subsonic Engine SFC''], Diagramm der NASA über spezifische Kraftstoffverbräuche (SFC) von verschiedenen Strahltriebwerkbauweisen im Unterschallbereich, englische Sprache

[[Kategorie:Strömungsmaschinenbau]]
[[Kategorie:Triebwerkstechnik]]

Mantelstrom - Versionsgeschichte

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