Mindre syre är närvarande vid högre höjder, så att inte bränsleströmmen under stigning kommer att kasta luften till bränsleblandningen så långt ur balans att motorn kommer att springa grovt eller till och med stänga av eller flamma ut. Per definition kommer du att få bättre bränsleekonomi vid högre höjder men jag skulle inte säga att det är "effektivare" på grund av den kraftiga minskningen av kraft som faktiskt kan utvecklas på grund av brist på syre. Vilken motor som helst kommer att producera mer kraft som ett direkt resultat av bränsleförbränning och maximalt tillgängligt syre vid havsnivån. I jetmotorer måste man emellertid ta hänsyn till EGT-temperaturskillnader och den resulterande expansionen av avgaser som ger ytterligare tryck beroende på större temperaturskillnader.
Varför minskar bränsleförbrukningen med ökande flygplanshöjd?
Jag har ett diagram där stötkraften ($ F $) och stöttspecifik bränsleförbrukning (TSFC) ritas mot flygplanets flyghastighet, för flera höjder (dvs. havsnivå, 3000 meter och 11000 meter). Detta är för en generisk turbojet.
Jag vet inte källan till bilden, jag ber om ursäkt för det.
Till vänster ser vi att tryckkraften minskar med höjden. Till höger ser vi att TSFC faktiskt minskar med höjden också.
Men jag tror att det här är kontraintuitivt. Jag förstår att $ F $ minskar med höjd, eftersom densiteten (och därmed massflödet) minskar när flygplanet går upp.
Vad jag inte förstår är att TSFC, definierad som: $$ \ text {TSFC} \ equiv \ dfrac {\ text {bränslemassflödeshastighet}} {F} $$ minskar med höjd. Med andra ord, ju högre vi flyger, desto mer termodynamiskt effektiv är flygplanet. Hur händer det?
Från en ren matematisk synvinkel är det inte meningsfullt att TSFC minskar med höjden, eftersom efterföljande formel minskar $ F $ vilket leder mig att tro att bränslet massflödet minskar med höjden snabbare än dragkraft.
I en nötskal: varför minskar TSFC med flyghöjd, med hänsyn till den sista ekvationen?
4 svar
Gassturbinmotorn fungerar mer effektivt vid högre höjder
Höjden ökar - Lufttätheten minskar - Massflödet minskar - Maximalt tryck minskar.
För att hålla trycket som höjden ökar - Kompressorerna måste rotera snabbare.
Hög höjd - Mindre luftdensitet - Mindre motstånd - Mindre bränsle krävs för att snurra kompressorn snabbare.
Det finns en optimal höjd i förhållande till hastighet och dragkraft som ökar när vikten minskar.
Höjdökning - Underhåll av en konstant TAS - Minskning av bränsleflöde och SFC från havsnivå upp till optimal höjd. För mer information besök länk
Flera parametrar har en roll i detta, men höga höjder är inte de bästa driftsförhållandena generellt för en motor: se heta och höga tester, men är bäst för ett flygplan!
Hög höjd betyder - mindre tryck på grund av lägre lufttäthet - mindre effekt i gasgeneratorn på grund av mindre syretäthet - Många mindre förluster från luftmotstånd mot flygkroppen
Läs andra frågor om taggar fuel altitude jet-engine aircraft-performance Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna