Table of Contents
הפיזיקה של ההנעה: Thrust Fundamentals
[ה] [ה]]] [ה]]] [ה]]] [הכוח] הוא [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [הכוח] [ה] [ה]]], [הכוח] הוא] משקף את ה[[המאה ה-20], ו[[ה[[המאה ה-20]], ו[[ה[[המאה ה-20]].
במנוע סילון, דחף נוצר בעיקר על ידי יצירת זרם ממצה גבוה.המנוע מקיפים אוויר, דחוס אותו, מוסיף דלק, ומשלב את התערובת, ייצור גזים חמים שמרחיבים ומאץ דרך נוזל.המהירות הממצה גבוהה יוצרת שינוי גדול במיסה אווירית, וכתוצאה מכך יחידת דחף גבוה של זרימת אוויר בניגוד, קיבולת גבוהה של מהירות גבוהה יותר של מומנטום, כמו דחף אווירי אוויריבית.
הבנת גישות ניגודיות אלה חיונית לבחירת מערכת ההנעה הנכונה עבור פרופיל משימה נתון.מנוע סילון מצטיין במהירויות גבוהות וגבהים שבהם מהירות הממצה הגבוהה שלו הופכת לתועלת, בעוד ה- turboprop מציע יעילות גבוהה יותר במהירויות נמוכות וגבהים כי הוא מקנה פחות אובדן אנרגיה קינטית עד להתעורר. מאמר זה מסתמך על המנגנונים המפורטים, ביצועים, ויישומים אמיתיים של כל מנוע.
Jet Engines: High-Velocity Thrust Generation
טורבו-המחזור
הטורוצ'ט הוא הצורה הפשוטה ביותר של מנוע טורבינות גז המשמש להנעה מטוסים.אוויר נכנס דרך אינלט, עובר לתוך דחיסה שבו הוא דחוס ללחץ גבוה, ואז זורם לתוך תא שלבעירה שבו דלק מוזרק ושרוף ברציפות.הגז שנוצר בטמפרטורה גבוהה, גז בלחץ גבוה מתרחב באמצעות טורבינות, אשר שואב מספיק כוח כדי להניע את הגז שנותר.
פלט Thrust ב- turbojet תלוי במידה רבה במהירות הממצה יחסית למהירותו קדימה של המטוס, כי הדחיסה והטורבינה נועדו ליחסי לחץ גבוה, טורואג'טים להשיג מהירויות ממצה שיכולים לעלות על מאך 2 בגובה ים ו- 3 או יותר בגרסאות צבאיות לאחר שריפת, עם זאת, זה מגיע עלות: האנרגיה הגבוהה של מהירויות גבוהות של אובדן אווירי גבוה במיוחד, אך בעיקרודות גבוהות של תרמודינמיקה צבאית.
Turbofan Evolution
טורף מוסיף מעריץ גדול בחזית המנוע, מונע על ידי טורבינות נמוכה נוספת מדכאת.המעריצים מאיצה חלק מהאוויר הנכנס סביב הליבה (ה-FLT:0bypassFLT:1 זרימה), בעוד השאר נכנסים לליבה כדי להיות מכווצת (BPR) משווה את זרימת המסה של האוויר על ידי האוויר כדי לעקוף את הליבה של ה-787-64% (בקרבה-Af) כמו ה-Stran-Ren-R) על פני ה-R.
היתרון המרכזי של טורף משופר יעילות propulsive. על ידי צמצום מסה גדולה יותר של אוויר למהירויות נמוכות יותר מאשר טורבוג'ט טהור, המנוע מבזבז פחות אנרגיה בממצה.זה מקטין צריכת דלק מסוימת (SFC) ועדיין מספק דחף גבוה עבור השתלטות וטפס.
הפקה: Jet Engines: Key Factors
- שיעור זרימת הדם ( ⁇ ): FLT:1 יותר אוויר דרך המנוע עולה דחף. יחס לחץ קומפרספרס וקוטר המעריצים הם מכריעים ראשוניים.
- (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ :0 (לא ⁇ ): ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ :0) , לאחר שברינים: 1 (ב) דלק נוסף מוזרק לתוך הדלפק הממצה עולה על ידי -50% עבור זעזועים, אך בעונש על זרימת דלק דרסטי.
טורפים מודרניים להשיג רמות דחף מ 20,000 עד 100,000 lbf (89-445 kN) פראט &אמפ; וויטני PW1000G ממוצב טורפין, למשל, משתמש תיבת הילוכים מופחתת בין המעריצים לבין טורבינות בלחץ נמוך, המאפשרת שניהם לפעול במהירויות אופטימליות שלהם. עיצוב זה משפר את יעילות הדלק על ידי 10-15% בהשוואה למנועי מוקדם יותר.
טורבופרופ': High Mass Flow, Low Velocity Thrust
גז Turbine Core עם מוכר
מנוע טורבורופ מורכב של גרעין גז דומה לזה של טורבואנט, אבל טורבינות לחלץ את רוב האנרגיה התרמית של exhaust להפוך פיר.זה פיר שמניע תיבת הילוכים מופחתת, אשר בתורו לסובב גדול, רב-להבה מלהבים במהירות הרבה יותר נמוך מאשר מהירות הסיבוב של טורבינת - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 עבור RPM גדול עבור כוח גדול עבור מול RPM 000 000 000 000 000 000 000 000 קדימה.
Thrust מ- turboprop שונה באופן יסודי ממנוע סילון.הדוחן מאיץ נפח גדול של אחורי אוויר, אבל המהירות עלייה היא צנועה - בדרך כלל 50-150 קשרים מהירים יותר מהזרם האווירי. כי השינוי המומנטום מתפשט על פני זרם המוני גדול הרבה יותר, ה- turboprop משיג דחף גבוה במהירויות נמוכות קדימה, מה שהופך אותו יעיל במיוחד עבורoff וטפס הראשוני.
יעילות פשטנית ותפקידו של הפיץ
יעילות ⁇ FLT:0 [pphFreaLT] מוגדרת כיחס של כוח דחף שימושי (מהירות הטיסה של × ×) לשיעור תוספת אנרגיה קינטית לזרם האוויר.עבור רמה נתונה, עלייה בקצב של מהירות גבוהה של מהירות דחיסה (מפרק) במהירות גבוהה יותר של ⁇ Freave:2pLT3 מאשר acceler מקצרת מהירות (0) במהירות גבוהה יותר מ-75 ק"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ)
פרמטר קריטי נוסף הוא FLT:0 (disk לטעון FLT:1) - האזור ליחידה שסחף על ידי המדחף. טורבופורפס יש טעינה דיסק נמוך (כ 50-150 lb /ft2) בהשוואה לעומס הדיסק הגבוה של טורבוג'ט (אלפי lb/ft2) טעינת דיסק נמוכה מייצרת עלייה קטנה יותר במהירות בחלקלק, אשר מקטין את המטענים באזור זה, ולכן הם מעדיפים את המטענים באזור זה, ולכן הם נמוך יותר, כאשר הם גרורים, כלומר, כלומר, כלומר, בעיקר, בעיקר, בעיקר, כלומר, בעיקר, לחץ על ידי גרורות נמוכה יותר, כאשר הם גרורות נמוכה יותר, כאשר הם גרורות דלק גבוה יותר, כאשר הם מעל לרעש נמוך יותר, כאשר הם מעל פני טווח, כאשר הם מעל פני גובה נמוך יותר, כאשר הם מעל פני גובה נמוך יותר, כאשר הם מעל פני גובה נמוך יותר, כאשר הם גרורת דלק גבוה יותר, כאשר הם גרורת דלק גבוה יותר, כאשר הם מעל לרעש, כאשר הם מעל פני גרורת דלק גבוה יותר, כאשר הם מעל פני גובה נמוך יותר, כאשר הם מעל לרעש, כאשר הם מעל פני גובה נמוך יותר, כאשר הם גרורות נמוכה יותר, כאשר הם גרורות נמוכה
תגיות: Turboprop Thrust
- (ב) כרך 1:0 (ב"ג): "החלק הגדול של הכוח" (בלטינית: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (FLT:0) דחף סילון סובסידי: FLT:1 גזים מפלט טורבינות דרך ערפל.זה תורם 5-15% מסך דחף מוחלט, בולט יותר בהגדרות כוח גבוהות.
- (FLT:0) ניכוי תיבת הילוכים: 1FLT מאפשר לטורבינת הכוח לרוץ במהירות גבוהה (יעילות מחזור הגז) בעוד המדחף פועל במהירות נמוכה יותר (אירודינמיקה יעילה).
טורבוטרופיים מודרניים כמו פראט &אמפ; וויטני קנדה PT6A ו- GE H80 סדרה מייצרים את הכוח פיר מ 500 עד 5,000 ש"ח (373-3,728 קילוואט) הדחף המוביל ב- Takeoff יכול לנוע בין 2,000 ל-15,000 lbf (9 עד67 kN), בהתאם למטוס. לדוגמה, ATR 72-600, turbrop אזורי, משתמש ב-2W127 מ"ח, מ"ר, מ"ל, מ-750, מ"ח, מ"ח, מ-2,000 מנועים, 2.
ההרחבה הישירה: Jet Engine vs. Turboprop Thrust
| Parameter | Turbojet / Turbofan (Jet) | Turboprop |
|---|---|---|
| Primary thrust mechanism | High-velocity exhaust gas jet | Propeller accelerating large air mass |
| Exhaust velocity | 800–2,000+ mph (subsonic/supersonic) | 50–150 mph increase above flight speed |
| Mass flow processed | Moderate (core + bypass) | Very high (propeller swept area) |
| Specific thrust (thrust per unit airflow) | High | Low |
| Propulsive efficiency sweet spot | Mach 0.7–0.95 (turbofan); supersonic (turbojet) | Mach 0.2–0.6 |
| Optimum altitude | 30,000–45,000 ft | 10,000–25,000 ft |
| Thrust specific fuel consumption (TSFC) | 0.3–0.6 lbm/lbf-hr at cruise | 0.45–0.7 lbm/lbf-hr (but higher at low speeds) |
| Noise levels | High jet noise; fan noise dominant in turbofans | Lower noise (propeller tip speed controlled) |
| Thrust-to-weight ratio (engine only) | 5:1 to 8:1 (turbofan) | 2:1 to 4:1 (including gearbox & propeller) |
| Typical applications | Long-range airliners, business jets, fighters | Regional airliners, cargo feeders, utility aircraft |
בטבלה מדגישים כי מנועי סילון שולטים במהירות גבוהה וגובה גבוה נדרשים, בעוד טורבורופ מציעים כלכלת דלק טובה יותר במשטרים הנמוכים והאטים יותר.עם זאת, יש חפיפה: כמה טורפים מודרניים יכולים לפעול ביעילות בגבהים נמוכים יותר (למשל, CF34 על מטוסים אזוריים), וטרפוטרופיים מתקדמים כמו יורופרופ TP-D6 על A400M יכול לדחוף לתוך שטח נמוך יותר.
שינויים מתקדמים בדור Thrust
לעקוף את Ratio ויעילות כפלית
יחס העקף (BPR) הוא פרמטר העיצוב החשוב ביותר להבחין מנועי סילון מ טורבוטרופינים - ואפילו משפחות טורבו-פרטן שונות. a high-bypass turbofan (BPR > 10) מתנהג כמעט כמו מהירויות duced-oproprop: ה-Fytsual מתפקד באופן דומה למניעה אבל סגור בתא הראשי הוא ההבדל המתפעל במהירויות גבוהות יותר כמו מצופה (מפוספס) כמו מספר איטי יותר, אך הוא מ-cosotrosotrosot) הוא גם מ-intert (מתאים מאוד, אך הוא גם מ-int) כמו גם מ-inttomtorto-in-in-in-in-to-to-in-in-to-to-in-to-upt) כמו גם מ-upt) הוא מ-upt (מתאים גבוה יותר, אך הוא משפר את ה-upt) עם כמה יותר, אך הוא גם מ-in-upt-upypert) עם כמה פונקציות דומות ל-upyopropyto-upyto-to-to-to-upt-to-to-to-in-in-in-
מרכז המחקר של נאס"א:0 (NASA Glenn Research CenterFLT:103) מספק משאבים חינוכיים מצוינים על יעילות propulsive ואת ההסכמים המסחריים בין סילון ומניעה של הדחף באינטרנט שלהם מסבירים כיצד משוואה יעילות פרוד מתייחסת ישירות לדור המהיר על פני מכשיר ההנעה.
יעילות מופרזת לעומת יעילות הסתברותית
ביצועי המנוע הם תוצר של שתי יעילות: יעילות:0.10.10.000 יעילות גבוהה יותר של 1LT (כמה טוב החום מדלק מומר לאנרגיה מכנית) ו-FLT:2propulsive יעילות FLT 3LT 3 (כמה טוב אנרגיה מכנית מומרת באופן משמעותי למנועי סילון וטרפופס יש יעילות תרמית דומה (30-35%) כי הם יכולים להפחית את המהירויות של 0.
עם זאת, ככל שמהירות הטיסה עולה מעבר ל- 0.0, יעילות הדחף יורדת באופן חד משמעי עקב השפעות דחיסות על להבים (גלי צוק) (גלי זעזוע) המעריצים המטופחים של זעזוע, עם המוצקות הגבוהה ביותר שלה וקוטר קטן יותר, יכול לשמור על יעילות עד מאך 0.9.בנוסף, בגובה גבוה (מעל 30,000 רגל), זרם המסה גבוה יותר של ריינולדס דרך הליבה והטר הקטן, עבור האוויר, תוך כדי ירידה נמוכה יותר, בעוד מספר נמוך יותר של אוויר דק יותר, בעוד שלמטה יותר.
Thrust Specific Fuel Contion (TSFC) ב-פרטים
TS מעדיפים FC הוא המדד הסטנדרטי להשוואה של יעילות דלק על פני מנועי, נמדד כ פאונד של דלק לשעה לכהונה (lbm/lbf-hr) או ה- SIמקבילה ל- turbofan טיפוסי בשיוט, TSFC הוא בערך 0.55 lbf-hr-h) עבור turboprop, מדד שווה ערך הוא לעתים קרובות נתון כמו צריכת דלק ספציפית (BS) בגובה של 0 עד 0 עד 0 עד 0 עד 0.
הפורומים של Airliners.nets.nets.FIRLT 1 (ברוב) מארחים השוואות מפורטות בעולם האמיתי מטייסים ומהנדסים, מה שמוכיח כי עבור טיסה אזורית של 200 מייל, טורבו כמו Bombardier Q400 נשרף כ-40% פחות דלק למושב מאשר מטוס אזורי כמו Embraer E175.
בחירת המנוע הנכון למשימה
מעצבי מטוסים מעריכים גורמים רבים כאשר בוחרים בין מנועי סילון לבין טורבוטרופים:
- אורך ה-FLT:0 (Stage אורך:0) , מתחת ל-500 ננומטר, טורפוחיות בדרך כלל מנצחות עלות הדלק.מעל 1,000 ננומטר, מטוסי סילון הם יותר יעילים בזמן והמהירות הגבוהה יותר מפחיתה את עלויות הצוות לנסיעה.
- (FLT:0)Cruiseגבהים: 1FLT:1 טורבופורפס למעלה מ -25,000 רגל עקב ביצועים מונעים; מטוסים יכולים לעוף 40,000+ רגל, הימנעות ממזג אוויר ותנועה.
- אורך:0 (Rover:FLT:1) טורבופורפס יש ביצועים קצרים יותר כי המדחף מייצר דחף סטטי גבוה (המראה באפס מהירות אוויר) ואת יכולת המגרש לאחור מסייעות להתחבט.
- (FLT:0)רעש ורטטט: FLT:1rearovprops הם חזקים יותר וכפוף לתנוחה נוספת (למרות שעיצובים מודרניים כמו ATR 42/72 משתמשים במניעים של שישה להבים וביטול רעש פעיל).
- (FLT:0) אישור ותחזוקה: מנועי טורבופורפ 1 בינואר בדרך כלל יש עלויות יתר נמוכות יותר לשעה מאשר מנועי סילון, חלקית בגלל שהם רצים בטמפרטורות נמוכות יותר ולחצים.
לדוגמה, משפחת ההרחבה:0ATR FamilyFLT: 1 (ה) היא מדד ליעילות הטורפת בנתיבים האזוריים, בעוד ה-FLT:2Boeing 737 MAXigFLT:3 עם ה-CFM LEAP-1B turbofans מותאם למשימות ארוכות יותר, גבוהות יותר.
מסקנה
מנועי Jet ו- turboprops שניהם מייצרים דחף על ידי מאיץ אוויר אחורי, מול החוק השלישי של ניוטון, אבל הם להשיג האצה זו דרך אמצעים שונים ביסודו. מנועי ג'ט - במיוחד זעזועים מודרניים - ליצור זרמי פליטה בעלי עוצמה גבוהה המספקים דחף עצום במהירויות גבוהות וגבהים, מה שהופך אותם הכרחי עבור מטוסים לטווח ארוך וגבוהים טורבו.
הבחירה ביניהם אינה עניין של "טוב" אוניברסלי; זה תלוי לחלוטין בפרופיל המשימה של חברות תעופה אזוריות, מפעילי מטעני מטענים, וטייסי תועלת מעריכים את שריפת הדלק הנמוכה של טורפו ויכולת קצר שדה התעופה. Airlines מגישה מסלולים ארוכים יותר עם הביקוש הצפופה יותר לבחור את מהירות המטוס, גובה ונוחות הנוסעים.