How gör tryckbackar i hög-bypass turbofan motorer motverkar initial dragkraft?

3

Jag har letat på internet för ett tag och har inte riktigt stött på ett bra svar på den här frågan. Alltså:

Jag har en grundläggande förståelse för principerna för flygning (dragkraft, lyft, dra, etc.). Men en sak som har förvirrat mig är hur exakt en dragkrok på en hög-bypass turbofan motor fungerar. Så från vad jag förstår kommer de stora fläktarna på framsidan av motorn att ge majoriteten av kraften. Luft som kommer genom inloppsmunstycket ger ett åtgärdsreaktionspar på fläktklingorna för att producera denna framåtriktade dragkraft. Så vid rörelse av tryckbackarna, flyter luften som redan har frambringat ett framåtriktat tryck på fläktbladet nu tillbaka genom omloppskanalen för att slå framåtriktaren, såigenom omdirigerar luften framåt genom att skapa ett annat handlingsreaktionspar för att sakta ner flygplanet.

Så det verkar bara som om jag trycker på stötfångaren, stannar bara ut trycket från fläktbladen. Eller är luften som kommer från fläktbladet accelererad så att den vid den tidpunkt då den träffar tryckbacken är den framåtriktade kraften större än den kraft som genereras från fläktbladen och därigenom producerar en netto-omkastning?

Eller kanske jag bara tittar på det här felet och behöver tänka på hela motorn som ett slutet system så att luften trycks bakåt från fläkten inte producerar ett action-reaktionspar (och därmed tryckkraft) tills det lämnar motorn?

Jag är bara snäll av förvirrad på specifikationerna för tryckbackens fysik (där handlingsreaktionen agerar).

    
uppsättning Hot_Doug 09.07.2018 18:23

5 svar

2

Om du vill separera effekterna av fläkten och omkastaren, sänker inte omloppet inte bara fläktens luftflöde. Det omdirigerar luften utåt, men också framåt. Det betyder att det finns en kraft på reverserna för att delvis vända luftflödesriktningen.

Du kan också titta på systemet som helhet. Vid normal drift accelererar fläkten luften bakåt, vilket ger tryckkraft. Men med tryckbackar, slutar den luften utåt och framåt, vilket ger en netto omkastning. Du kan tänka på det som en form av tryckviktning. Det är den resulterande riktningen och hastigheten av luften som bestämmer tryckkraft och dess riktning.

    
svaret ges 09.07.2018 18:43
2

Du gör ett grundläggande misstag i den ursprungliga inställningen som jag tycker är källan till din förvirring.

Du anger att tryck från fläkten är ett action / reaktionspar på fläkten själv. Det är fundamentalt fel. Det är luftens verkan som accelererar från baksidan av motorn som producerar mest (???) av kraften på grund av fläkten.

Glöm fläkten i en sekund och överväga en turbojet. I detta fall är kompressorstegen saktar luften som kommer in, och om det är ett rampat intag sänker det det också. Allt detta tar aktivt fart från flygplanet. Och ändå flyger flygplanet! Varför? Eftersom accelerationen av luften på baksidan av motorn utgör allt detta.

Så glöm alla steg och vad-ifs. Dragkraft är nettoförskjutningen mellan ingångsluftsmomentet och utgående luftmoment. Luften startar på framsidan av motorn vid hastighet X och lämnar omkastningsrubriken (något) framåt vid > X. Överväga inte det!

P.S. Jag borde påpeka att om du tittar på filmer av tidiga jets som landade fallskärmar, märker du att de alltid släpper dem medan de ligger nära banans slut. Om de inte gör det, är nettotrycket noll och de kan inte taxi.

    
svaret ges 08.08.2018 23:01
2

Det finns flera sätt att beskriva dragkraft, vilket motsvarar samma sak. Mycket i stor utsträckning beskrivs det av Newtons tredje lag: Om A rör sig framåt, flyttar B bakåt med samma momentum. På en närmare nivå kommer det från tryckskillnader över kroppens yta. Ännu närmare tittar du på viskositet och hastighet, laminärt och turbulent flöde, gränsvärden, analytiska ekvationer.

Men alla dessa sätt kommer till samma resultat: om en, som tillämpas korrekt, förutspår resultat X, kan resten inte förutsäga ett motsatt resultat. I den mest grundläggande vyn kommer omkastarens drivkraft från att trycka framåt. Så länge som det ultimata resultatet är att luften accelereras i någon riktning, det händer emellertid, trycket kommer att vara i motsatt riktning.

Om du vill komma in i mekaniken (vilket inte är helt nödvändigt), ger avgasen högt tryck mellan motorn och tryckbacken. Detta tryck verkar på tryckbackens inre yta. Det bakåtgående trycket är faktiskt större än fläktens framåtriktade dragkraft.

    
svaret ges 08.08.2018 20:35
0

Det finns en serie bilder här där du kan se hur bypassluften omdirigeras framåt för att hjälpa till att sakta ner planet

länk

    
svaret ges 09.07.2018 19:04
0

Du är rätt; luften accelereras bakåt av fanbladen av en turbofan utövar en stor framåtgående reaktionskraft på fläktbladen (det är faktiskt hur den stora majoriteten av en bypassturbofans tryckkraft produceras ). Och om tryckbackarna bara dämpade luften till ett stopp, skulle de inte producera någon nätbromsning.

Eftersom en turbofans tryckback är fysiskt knuten till motorn, antingen direkt eller indirekt (via nacelle och / eller vinge strukturen), är den framåtriktade reaktionskraften som utövas på motorn via dess fläktblad också utövas på reverseraren ... vilken (när den används) utövar den samma kraften i luften som träffar den. Då luften inte kan passera bakåt genom omkastarens struktur, drar backaren luften framåt tills luften släpper ut framsidan och sidorna av omkastaren.

En deployerad tryckbacker skulle ändå sakta ner flygplanet även om det var monterat på en tom nacelle utan någon motor däri , eftersom du i princip drar en hink genom luftens öppna ände framåt ( detta är lättare att visualisera med äldre "target" -typ -backers, men det är fortfarande giltigt även för de nyare typer, du måste bara föreställa dig en toroidformig [donutformad] hink). Monteras på en tom nacelle, tar denna hink luft i vila och accelererar den framåt, genererar en bakåtgående reaktionskraft på hinken (och därmed flygplanet). Placera en motor i nacellen (vilken typ som helst - allt som är viktigt för vårt syfte är att det accelererar luften bakåt) och luftens resa blir mer komplicerad, eftersom luften först accelereras bakåt ... men i slutändan detta innebär att:

  • Luften träffar omvändaren - och omvänt, vänds omvändaren i luften (tack Newton) - mycket svårare än det skulle ha sans -motorn (det här är hur framåtriktningskraften på motorn är fortfarande helt avbruten).
  • Eftersom massflödet genom motorn är mycket större än det skulle vara genom en tom nacelle (det är därför som en löpande turbofan måste suga luften - och ibland andra saker som tumbleweeds , bagagebehållare , eller markpersonal - in från i framför det, som en tom nacelle inte), det finns därmed mer luft per tidsenhet som slår bakom bakom en löpande motor och sålunda omdirigeras framåt av den, än att slå en omkullare bakom en tom nacelle (så här, när en backspegel sätts in, producerar en högre gasreglering mer bromsstyrka från backen ers än en lägre gasreglering gör det).
  • svaret ges 09.08.2018 00:07