Das muß man nicht glauben, das kann man rechnen

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Geschrieben von Werner am 26. November 2025 17:27:30:

Als Antwort auf: Re: Ich bin immer wieder aufs Neue fasziniert, was man alles berechnen kann. geschrieben von Schorsch am 26. November 2025 05:54:18:

Moin,

der Düsenkühler ist Legende. Der erzeugt keinen Schub. Mit der Bauart, wie die P-51 Mustang ihn hatte, hat er weniger gebremst als die anderen.

Aber ähnlich wie die Wassereinspritzung hält sich die Geschichte hartnäckig. Sie ist einfach zu schön ! Im wiki steht es gottseidank richtig.

Mit meinen Messungen wollte ich ja genau das wissen. Wieviel Widerstand hat denn so ein Kühler? Ja, er hat Widerstand, aber wieviel genau ?

Wenn ich 1000 kW abführen muß und wenig Platz habe, dann muß ich sehr feinmaschig arbeiten. Zu Hilfe kommt die enorme Fluggeschwindigkeit dieser Maschinen. Aber z.B. die Spitfire durfte nicht zu lange am Boden verweilen, dann kochte sie über. Auch dort die vorherrschende Meinung: das ausgefahrene Fahrwerk hat die Luftzufuhr behindert. Stimmt aber nicht. Die Kühler waren kleinstmöglich dimensioniert und brauchten mehr Luftgeschwindigkeit, als der langsam laufende Propeller liefern konnte. Sie lagen zudem zu weit außen, um den Propellerstrahl richtig abzubgekommen.

Bei der Mustang hat man das einerseits mit der zentralen Anordnung besser hingekriegt und hat andererseits aber hinten eine verstellbare Hutze installiert. Für Start und Steigflug wurde die weit geöffnet, damit mehr Unterdruck hinter dem Kühler für mehr Durchgang sorgte.

Im Schnellflug war diese Klappe sogar rel. weit geschlossen, ganz ähnlich, wie die Klappen der Sternmotoren an den Bombern oder späteren Passagiermaschinen.

Rechnerisch ist klar: wenn ich kalte Luft durch einen kleinen Querschnitt eintreten lasse und sie erwärme, dann nimmt das Volumen zu und ich kann hinten raus einen größeren Querschnitt bei gleicher Geschwindigkeit vorsehen. Da aber der Staudruck auf der kleinen Fläche hinten am Austritt immer noch anliegt, erzeugt diese Form eines "Triebwerks" Schub.

Leider sind die Unterschiede im Volumen nicht so groß, wie angenommen wird. Der Wasserkühler arbeitete bei ca. 90 °C und die Luft konnte sich nicht stark erwärmen, denn dann hätte sie langsamer strömen müssen und der Kühler wäre riesengroß geworden. So hat man optimiert und hat die Luft nur auf ca. 60-70 °C erwärmen lassen. Wenn man jetzt die Dichteunterschied rechnet, kommt da nicht viel bei rum, leider.

Die Sache lohnt so ab ca. 700 km/h, besser 800 bis 900 noch besser Überschall. Und dann sind wir beim Staustrahltriebwerk, was aber mit richtig Feuer arbeitet, also 1000°C+ . Da Staustrahltriebwerke keine beweglichen und empfindlichen Teile haben, kann man sich da sehr hohe Temperaturen erlauben.

Der vergleichsweise kühle Kühler eines WW2 Jägers, der eine sehr große Wärmeübertragungsfläche brauchte, damit der Motor nicht überhitzte, hat da keine Chance.

Es gab deutsche Flugzeug mit Einziehkühlern, das hat gar nicht schlecht funktioniert. Schläuche sind flexibel und man kurbelte die Dinger runter, wenn viel Wärme abzuführen war.

Die Mustang hatte noch weiter den Vorteil, dass ihr Kühler schlechter zu treffen war. Kühler undicht und Ende Gelände. DER Grund, warum die FockeWulff den luftgekühlten BMW-Sternmotor bekamm.

Aber wie gesagt, im Schnellflug wurde die Klappe an der Mustang hinten sogar weiter geschlossen, weil dann der Gesamtwiderstand der Maschine geringer war.

Die Firma Heinkel wollte mal mit einem ein Rekordflugzeug das Reichsluftfahrtmisterium beeindrucken. Die haben für den Rekordflug einfach einen Wasservorrat verdampfen lassen, um Kühlerfläche zu sparen. Das bedeutet, die Maschine wäre schon Minuten nach dem Rekort total überhitzt. Man ist ihnen aber schnell drauf gekommen und hat die weitere Entwicklung untersagt.


Der kunstvolle NACA-Einlauf, den die SD-1 Designer gemacht haben, ist in der Form eigentlich nicht notwendig. Bei den geringen Geschwindigkeiten in dem Bereich wäre es auch ohne gegangen. Aber ok, ich werde das nicht kritisieren.

Wenn ich mit der jetzt gewonnenen Formel für meinen Kühler gedanklich 100 km/h fliege, wird der Kühler mit 10 m/s durchströmt, also mit 36 km/h. Die restliche Luft muß wohl oder übel am Flugzeug vorbei, der Kühler läßt einfach nicht mehr durch. Die Flugzeugnase sollte also so geformt sein, dass die Luft sich nicht im Einlaufkanal zum Kühler "verfängt" bzw. mit starken Turbulenzen im Kanal und außen rum für höheren Widerstand sorgt. Ich bin nicht sicher, ob das bei der SD-1 auch so gelungen ist. Da dieser Motor mit der Wasserkühlung eine Ausnahme bei den Maschinen darstellt, wird das auch nicht weiter verfolgt. Heute gibt es die SD-1 entweder mit Zweitakter oder mit Zweizylinder V-Motor Viertakt, und die sind luftgekühlt.

Ford hat das vor vielen Jahren mit dem Fiesta zum ersten Mal richtig im Windkanal ausgearbeitet. Die Schnauze des ersten Fiestas war so ausgebildet, dass bei Langsamfahrt der Kühler vernünftig angeströmt wird, bei Schnellfahrt aber trotzdem die Luft, die nicht zur Kühlung gebraucht wurde, halbwegs glatt über die Motorhaube und das ganze Fahrzeug hinweg strömen konnte.

Gruß

Werner

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