Are turboprops effektivare än kolvmotorer (drivkraft per bränsleförbrukning)?

Question

Are turboprops effektivare än kolvmotorer (drivkraft per bränsleförbrukning)?

#1 från (11 röster)
#2 från (2 röster)
#3 från (2 röster)
#4 från (1 röster)

10

Jag vill jämföra två typer av motorer: Turboprop och kolvmotorer. Jag vill veta vilken som är effektivare. Det finns många typer av effektivitetsnivåer, så jag anger: drivkraft (i newtons) per bränsleförbrukning (kg / sekund).

Just nu gör inte bryr sig om effekt / viktförhållande eller max hastighet eller hästkraft. Det är alla giltiga bekymmer för flygplandesign, men jag försöker välja exakt ett kriterium och se vilken motor som är effektivare i dess termer och dess villkor ensam. Jag vill inte blanda kriterier. Jag vill fokusera på en aspekt, få svar på det och sedan gå vidare till de andra senare.

En komplikation är att kolvmotorer brukar ge sin effekt i hästkrafter. Jag har ingen aning om varför det här är. Det som behövs är att driva. Jag inser att en propellmotors jobb är att skapa vridmoment, och dragkraft beror på bladlängd och flyghastighet. I det fallet kan jag inte förstå varför dessa motorer inte specificerar sin produktion i vridmoment.

Att citera motorer som faktiskt existerar (och citerar deras specifikationer) kommer att svara på denna fråga så länge valen är moderna, bra motorer.

(Jag inkluderade inte turbojets eller turbofans för rädsla för att vara för bred. Jag valde två propellmotorer och vill inte blanda dem med jetmotorer.)

En sak till. Jag inser att motorer kan skilja sig från olika nivåer. Det är min förståelse att max drivkraft är vanligtvis mer i effektivt än cruising-dragkraft. Därför kommer jag att fråga om drivkraft / bränsleförbrukning av en motor vid typiska kryssningsförhållanden.

engine efficiency

uppsättning DrZ214 26.06.2016 11:26

4 svar

2

Turbines aren't as efficient as piston mills, but the difference isn't as much as you might think if you consider the improved performance. At optimum altitude, the Meridian [turboprop] burns about 31 gph compared to 20 gph on the Mirage [piston], roughly 50% more. That's because piston engines are more efficient and offer a lower specific fuel consumption (.43 lbs./hp/hr) compared to turbines (.58 lbs./shp/hr).

Källa: planeandpilotmag.com

Så för bränsleförbrukningskriterierna är en kolvmotor effektivare. Men en turboprop kan flyga snabbare, det vill säga komma dit på mindre bränsle.

svaret ges 26.06.2016 15:00

2

Det finns ingen liten turbinmotor som har någonstans i närheten av den specifika bränsleförbrukningen (Lbs / Hp? Hr eller Grams / Kw / Hr) hos en bensin- eller dieselmotor. Turbiner är lätta (lbs / hk eller KG / Kw) men brinner betydligt mer bränsle. Turbiner är också extremt släta, nästan ingen vibration. Men när det gäller effektivitet är även våra antikvitetersteknik små luftfartstempelmotorer, turbiner inte så bra.

Vanligtvis är ju mindre turbinen desto sämre är den specifika bränsleförbrukningen. Så Allison, nu Rolls, C250-familjen, är hemskt, och får ibland 0,8 lbs / hk / hr i låg kryssningsinställning. De stora turbinerna, som AE2100, kan komma ner till 0,4, men dessa motorer är klassade på 5.000 hk, alltför stora för lätta flygplan.

En särskilt besvärlig aspekt av turbinspecifikt bränsleförbrukning är att det är sämre vid lägre effektinställningar. Detta är en av anledningarna till att de flesta turbinflygplan tenderar att flyga så högt som möjligt, eftersom de i hög höjd köra mycket närmare max kraft för att uppnå bästa aerodynamiska effektivitet. Kolvmotorer tenderar att uppnå sin bästa specifika bränsleförbrukning vid relativt låga effektinställningar, så att flyga lågt och långsamt skadar inte intervallet nästan lika mycket som på ett turbinflygplan.

Med flera nya dieselmotorer som kommer i bruk har effektiviteten hos kolvmotorerna blivit mycket bättre. Några av dessa dieslar har en specifik bränsleförbrukning i området 0,35 lb / Hp / Hr, bättre än till och med de mest effektiva stora flygplansturbinerna, och nära hälften av en liten turboprop vid låg kryssning.

svaret ges 21.06.2018 18:33

1

Om du vill betygsätta en motor med den tryckkraft det gör måste du veta propellerns effektivitet enligt de angivna kriterierna för ditt test. Motorens prestanda och tryckkraftsförmåga ändras både med höjd och hastighet. Endast en jetmotor eller turbofanmotor ska bedömas av dragkraft, och även då ändras den med höjd och hastighet. Acceptera inte boknummer för proffseffektivitet, eftersom det ändras över hela kartan.

svaret ges 31.12.2018 21:48

Läs andra frågor om taggar engine efficiency Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Det är möjligt för ett flygplan att bli infekterad av djur? Kontrollera den individuella ljusstyrkan hos LED på WS2812B [stängd]

score 11 · Accepted Answer

Nej, kolvmotorerna är effektivare.

Deras produktion anges i kilowatt eller HP, eftersom det inte förändras mycket med hastighet, till skillnad från propellerens dragkraft. Genom att köra en kolvmotor några gånger på en dynamometrar kan du få rimliga tal som är giltiga över hela driftsområdet. Om du vill karakterisera dem genom deras dragkraft, skulle du behöva titta på en motor-propellerkombination med en viss hastighet, vilket inte är till stor hjälp.

Nu frågar du efter specifikationer av moderna motorer. Det roliga är att effektiviteten hos luftkolvmotorer inte har förändrats mycket under de senaste årtiondena. Om du antar 250 g bränsle per kWh vid full effekt för bensinmotorer, gäller den här siffran redan för bra WW II-era motorer som Jumo 213 A som kördes på 87 oktan bensin. Det låga oktantalet begränsade komprimeringen till 6,93: 1, medan det högre oktantalet av samtida AVGAS möjliggör en komprimering på 8,5: 1 förhållande i motorer som Lycoming O-360 , som förbrukar 280 g bränsle per kWh. Lägg till bränsleinsprutning Lycoming för att minska bränsleförbränningen till 240 g per kWh i IO-390 , som var första gången 2002.

Dieselmotorer är ännu effektivare. De brukar använda 220 g per kWh. Detta låga värde var redan möjligt med den ärafulla Jumo 205 av 1930-talet, som förbrukade endast 213 g per kWh på sitt mest effektiv hastighet. Moderna aerodyner körs med liknande effektivitet: Thielert -motorer som har tagits över av Continental använd 220 g per kWh .

Även de bästa turboproperna uppnår sällan mindre än 300 g per kWh. Den modernaste versionen av den ärafulla Pratt & Whitney PT6 förbrukar 308 g per kWh, och endast mycket senaste utveckling kan stänga klyftan till kolvmotorerna. Framsteg D27 hävdar en specifik bränsleförbrukning på 231 g per kWh medan Europrop TP400 en av 237 g per kWh. Observera att här har den återstående drivkraften från avgasen omvandlats till ett ekvivalent effektvärde för att uppnå sådana goda värden.