How mycket makt ritas av en turbofan för att driva sin egen kompressor?

För att svara på denna fråga är det bäst att börja med det kompressionsarbete som måste utföras på luften som strömmar genom motorn. Om du bara vill veta hur mycket ström som behövs för att köra fläkten på en medelstor passagerarjet, kan du titta på industriinstallationer av Rolls-Royce RB- 211 , varav två driver Boeing 757 och fyra Boeing 747-200. Den elektriska effekten kommer direkt från lågtrycksturbinen som skulle driva fläkten i en flyglinjemotor och upp till 32 MW för RB-211 (efter generationstab).

Nu till kärnkompressorn: Om vi antar att ingen värme byts mellan gasen och omgivningen kan vi använda formlerna för adiabatic process som presenteras i Wikipedia. Exemplet som ges är egentligen en bra passform för RB-211-535 eller en EJ-200-motor:

Initialt tillstånd (Index 0): 27 ° C / 300 K och 1 bar / 100 kPa

Slutligt tillstånd (Index 1): 477 ° C / 751 K och 25 bar / 2500 kPa, 10% av den ursprungliga volymen.

När vi använder denna Wikipedia-sida får vi: $ $ {\ Kappa \ cdot R \ cdot T_0} {\ kappa - 1} \ cdot \ left {\ kappa \ cdot \ \ left {\ frac {P_1} {P_0} \ right) ^ {\ frac {\ kappa - 1} {\ kappa}} - 1 \ höger) $$

där $ R $ = 287 $ \ frac {J} {kgK} $ är gas konstant och $ \ kappa $ = 1,4 för diatomiska gaser som kväve och syre .. $ V_0 $ av 1 kg luft är 0,84 m³ och $ V_1 $ är 0,084 m³. Resultatet är $ W $ = 454 kJ per kg luft, och det måste nu multipliceras med massflödet. För RB-211 hittar jag massflödesdata endast för industriella tillämpningar där motorn går i ett reducerat tryckförhållande, men jag kommer att använda 203 - 212 kg / s, oavsett för att den passar till mina exempel på initialtryck och temperatur. Resultatet ligger i storleksordningen 95 MW i en 200 kN motorer .

Med tanke på att ovanstående ekvationer är för det ideala, friktionsfria fallet, är det sanna effektbehovet förmodligen 10% - 20% högre. På höjden är luftdensiteten dock bara en fjärdedel av den på havsnivå, så kompressorns energibehov är också bara en fjärdedel.

För att sätta det i proportion, behöver vi också flyghastighet: Vid 240 m / s översätter 50 kN kraften på höjden till 12 MW drivkraft, så kompressorns kraft under samma förhållanden är dubbelt så hög.