چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2402

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

پست توسط rohamavation »

این سوال مربوط به فن و کمپرسور در موتورهای جت است.
(لطفا توجه داشته باشید: من می دانم که هواپیمای ملخی چگونه کار می کند. ملخ شکل ایرفویل دارد و هنگامی که این ملخ در هوا حرکت می کند، اختلاف فشار بین جلو و عقب پروانه ایجاد می شود. این باعث حرکت هواپیما می شود. رو به جلو)
بیشتر فن هایی که تا به حال با آنها روبرو شده ام فقط هوا را در یک منطقه بسته به گردش در می آورند (مثلاً: پنکه سقفی هوای موجود در اتاق را دوباره به گردش در می آورد)
من با این ایده راحت هستم که فن ها هنگام چرخش هوا را به گردش در می آورند. اما وقتی به فن هایی (پنکه های اگزوز) فکر می کنم که هوا را از یک منطقه بسته خارج می کنند، شهودم از بین می رود.
فن اگزوز هوا را از یک منطقه بسته (مثلاً اتاق) خارج می کند. فن در موتور جت هوا را از خارج به داخل یک منطقه بسته می مکد.
ممنون می‌شوم اگر کسی توضیح دهد که چگونه این فن‌ها می‌توانند هوا را مکش کنند. آیا ربطی به شکل و جهت پره های فن دارد؟
پاسخ در همه موارد این است که فن هوا را تسریع می کند، یک ناحیه کم فشار ایجاد می کند و هوای بیشتری برای پر کردن فشار پایین به داخل حرکت می کند.
یک پنکه سقفی را در نظر بگیرید. همانطور که کار می کند، هوا در دیسک فن به سمت پایین شتاب می گیرد. این بدان معناست که فضایی که قبلاً آن هوا در آن قرار داشت اکنون در فشار کمتری قرار دارد، زیرا مقداری از هوا از آن خارج شده است. هوای زیر فن به سمت پایین حرکت می کند و از فن دور می شود، بنابراین پر کردن ناحیه کم فشار برای آن دشوار است. بنابراین هوایی که به داخل حرکت می کند از بالا و کناره ها می آید.
اگر فن را داخل یک لوله (یک کانال) قرار دهید، هوا نمی تواند از طرفین وارد شود، بنابراین باید از بالا بیاید. شما اکنون چیزی شبیه به موتور جت نصب شده به صورت عمودی دارید، با این تفاوت که بسیار ساده‌تر است (موتورهای جت واقعی دارای چندین فن هستند) و به جای تزریق و سوزاندن سوخت، از یک موتور الکتریکی کوچک نیرو می‌گیرد.
اگر پمپ می خواهید، پنکه اهمیتی نمی دهد که سقف کاذبی قرار دهید که فضای بالای پنکه را از فضای زیر آن جدا می کند و کانال و فن تنها رابط بین این دو هستند. از آنجایی که هیچ هوایی نمی تواند وارد ناحیه بالای فن شود، فن هوا را از آن ناحیه خارج می کند. در نهایت، فشار بالای فن به قدری پایین می‌آید که هوای فن که به سمت پایین شتاب می‌گیرد، دوباره به سمت منطقه تخلیه شده جریان پیدا می‌کند. به همین دلیل است که هر فن خاصی فقط فشار را به میزان معینی کاهش می دهد.
خیلی ساده است. این جهت تیغه ها و جهتی است که در آن می چرخند. متوجه می‌شوید که تیغه‌ها به گونه‌ای قرار گرفته‌اند که هوا را فشار می‌دهند و به وضوح از پشت خلاء ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال فن خود را در نظر بگیرید و موقعیت پره ها و جهت چرخش آنها را مشاهده کنید. از مهارت های تجسم خود استفاده کنید و ببینید که همانطور که تیغه ها در آن جهت می چرخند، هوای نامرئی را فشار می دهند و باعث مکش از پشت می شود.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2402

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

پست توسط rohamavation »

چگونه جهت چرخش اجزای داخل موتور توربین گاز را با استفاده از پروفیل تیغه تعیین کنیم؟
من این ترم موتورهای توربین گاز میخونم. در حال حاضر، من در تلاش برای درک موتور توربین گاز. بنابراین من اجزایی مانند فن ورودی، گیربکس سیاره ای، کمپرسور گریز از مرکز، HP و توربین LP را شناسایی کرده ام. با این حال، من مطمئن نیستم که جهت صحیح چرخش را برای هر یک از این اجزای دوار بر اساس مشخصات تیغه شناسایی کنم. بنابراین اگر کسی بتواند آن را به روشی ساده توضیح دهد، سپاسگزار خواهم بود.
اگر جهت جریان گاز را می دانید، می توانید جهت چرخش اجزای جریان محوری (مانند فن و توربین در مثال) را با زاویه حمله پره ها تعیین کنید. به طور شهودی به آن فکر کنید--اگر بخواهید هوا را در همان جهتی که در طول کار در موتور جریان می‌یابد دمیده شود، تیغه‌ها آسیاب بادی را به کدام سمت می‌برند؟ جهت آسیاب بادی مانند جهت کار با نیروی برق است، تا زمانی که جریان هوا در یک جهت باشد.
از آنجایی که زاویه حمله پره‌های فن هنگام مشاهده از جلو، جریان هوا را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت به موتور منحرف می‌کند، به این معنی که وقتی از جلو نگاه می‌شود، فن در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد (یا از عقب به سمت جلو در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد، که روش معمولی است. بیان چرخش).
فنتصویر
برای این موتور خاص، تمام اجزای توربومکانیکی دیگر در جهت مخالف فن می چرخند، که نشان می دهد شفت کم فشار با استفاده از جعبه دنده ای که جهت چرخش را معکوس می کند به فن متصل شده است.
این توربین و شفت کم فشار است:
شفت و توربین کم فشار
کمپرسور در همان جهت توربین های فشار قوی و پایین می چرخد ​​و مستقیماً بدون گیربکس به محور توربین فشار قوی متصل می شود. توربین فشار قوی جریان محوری است و شبیه نسخه کوچکتر توربین فشار پایین است، اما کمپرسور جزء جریان محوری نیست، که تحلیل را کمی متفاوت می کند.
برخلاف اجزای جریان محوری، در اجزای جریان شعاعی مانند این کمپرسور (مترادف کمپرسور جریان شعاعی، کمپرسور گریز از مرکز است)، جریان هوا در جهت دیگری وارد و خارج می شود. جهت جریان نیز بین اجزای جاذب انرژی (توربین) و اتلاف کننده انرژی (کمپرسور) متفاوت است. گاز در لبه وارد توربین های جریان شعاعی می شود و به سمت داخل جریان می یابد و از مرکز خارج می شود. در کمپرسورهای جریان شعاعی گاز از مرکز وارد و از لبه خارج می شود. شما می توانید جهت چرخش را با تصور نیروهایی که هوا هنگام تغییر جهت اعمال می کند، شبیه به اجزای جریان محوریتعیین کنید:
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2402

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

پست توسط rohamavation »

آیا همه هواپیماهای تک موتوره در طول چرخش برخاستن، گشتاوری را تجربه می‌کنند که باعث تمایل به چرخش می‌شود؟
با داشتن یک موتور توربوفن که در نزدیکی دم V نصب شده بود، انتظار داشتم حداقل یک سکان سمت راست نیاز باشد. با این حال، به نظر می رسد که در سراسر رول کاملاً تراز است.
چرا توربوفن از این نظر با هواپیمای ملخی تفاوت دارد؟
چهار دلیل وجود دارد که یک هواپیمای ملخی تمایل به چرخش به چپ را نشان می دهد: گشتاور، جریان لغزش مارپیچی، ضریب P، و حرکت ژیروسکوپی.
گشتاور به دلیل قانون سوم حرکت نیوتن است. همانطور که موتور پروانه را می چرخاند، ملخ هواپیما را در عکس العمل می چرخاند. از آنجایی که بیشتر ملخ ها از کابین خلبان در جهت عقربه های ساعت می چرخند، این منجر به گرایش به چرخش (و بنابراین چرخش) به سمت چپ می شود. برای موتورهای جت، چرخش تیغه ها توسط تیغه های استاتور که جریان هوا را به سمت دیگر هدایت می کنند، لغو می شود.
جریان لغزشی مارپیچی به دلیل این واقعیت است که پروانه در حال چرخش است و باعث می شود هوای که از آن عبور می کند نیز بچرخد. این مارپیچ در اطراف هواپیما جریان دارد و در نهایت به سکان برخورد می کند. چون دوباره موتور در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد، سکان را به سمت راست فشار می‌دهد و دماغه را مجبور به چپ می‌کند. جت‌ها از این رنج نمی‌برند، زیرا باز هم، استاتورهای داخلی از خطی بودن گازهای خروجی (بیشتر) مطمئن می‌شوند.
عامل P ناشی از این واقعیت است که هواپیما کاملاً تراز نیست. معمولاً زاویه کمی به سمت بالا بینی خواهد داشت. این به این معنی است که تیغه نزولی زاویه حمله بالاتری دارد و بنابراین نسبت به تیغه بالارونده «بالابر» (معروف به «تراست») بیشتری تولید می‌کند. از آنجایی که بیشتر موتورها همانطور که از کابین خلبان دیده می شود در جهت عقربه های ساعت می چرخند، این بدان معنی است که تیغه سمت راست آن چیزی است که نیروی رانش بیشتری تولید می کند. موتورهای جت این را ندارند زیرا جریان هوا در موتور بدون توجه به زاویه حمله واقعی هواپیما به موازات خط مرکزی موتور هدایت می شود.
تقدم ژیروسکوپی به نوعی پیچیده است، بنابراین من واقعا نمی توانم توضیح دهم که چرا این اتفاق می افتد بدون انحراف به یک دسته از فیزیک پیچیده. فقط بدانید که اگر لبه یک دیسک چرخان را فشار دهید، نیرویی 90 درجه جلوتر از نقطه ای که روی آن فشار می دهید ایجاد می کند. برای یک هواپیمای دم کش، بلند کردن دم مانند فشار دادن بالای دیسک پروانه است، بنابراین، پیشروی نیروی چرخش به چپ ایجاد می کند. اما پس از آن، هنگامی که هر یک از انواع هواپیماها برای بلند شدن بالا می‌آیند، در واقع باعث ایجاد نیروی چرخش به راست می‌شود. موتورهای جت از این نظر هیچ تفاوتی با پروانه ها ندارند و دقیقاً به همین شکل این نیروها را تولید خواهند کرد. فقط این است که تقدم ژیروسکوپی در یک هواپیمای معمولی بسیار بسیار کوچکتر از سایر نیروها است، بنابراین سازندگان X-plane احتمالاً فکر نمی کردند که ارزش برنامه ریزی چنین نیروی کوچکی را در بازی داشته باشد.
گشتاور به چپ" یا گرایش به چپ فقط روی هواپیماهای موتور پیستونی تأثیر می گذارد. برای اینکه بفهمید چرا این اتفاق برای هواپیماهای توربوفن نمی افتد، باید بدانید که چه چیزی باعث این تمایلات به چپ می شود.
در واقع چهار دلیل مختلف وجود دارد که چرا این اتفاق می افتد: گشتاور، ضریب P، جریان لغزش مارپیچی، و حرکت ژیروسکوپی. گشتاور واکنش هواپیما به چرخش پروانه است که در جهت عقربه‌های ساعت (از روی صندلی خلبان) می‌چرخد، هواپیما می‌خواهد برعکس بچرخد، یعنی به سمت چپ بچرخد. P-Factor به این دلیل است که ملخ در جهت عقربه های ساعت حرکت می کند بنابراین تیغه نزولی AOA بالاتری نسبت به صعودی خواهد داشت که نیروی رانش بیشتری از سمت راست ایجاد می کند که منجر به انحراف به چپ می شود. این بیشتر در هنگام صعود مشاهده می شود. جریان لغزش مارپیچی به این دلیل است که باد ایجاد شده توسط پروانه به دور هواپیما می چرخد ​​و به صفحه سمت چپ سکان برخورد می کند و منجر به انحراف سمت چپ می شود. تقدم ژیروسکوپی بسیار پیچیده است اما بر هواپیماهای دنده معمولی بیشتر از سه چرخه تأثیر می گذارد.
تمام این نیروها به جز تقدیم ژیروسکوپی که بسیار کم است، فقط بر هواپیماهای دارای ملخ تأثیر می گذارد. فاکتور P تاثیری نداره چون توربوفن ها پره دارن نه پروانه. همچنین، موتورهای توربوفن مجرای هستند، بنابراین جریان لغزش مارپیچی عاملی نخواهد بود. و گشتاور توسط توربین های پشت موتور خنثی می شود.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2402

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

پست توسط rohamavation »

چگونه می توان نیروی رانش موتور پیستونی یا توربوپراپ را محاسبه کرد
این از یک سوال مرتبط ناشی می شود. به نظر می رسد موتورهای محرک پروانه (پیستونی/توربوپراپ) همیشه خروجی خود را بر حسب اسب بخار یا کیلووات، که واحدهای قدرت هستند، فهرست می کنند.
من می خواهم به جای آن تراست موتور را بدانم.
چگونه این را محاسبه کنیم؟
من می دانم که رانش پروانه به سرعت هوا بستگی دارد. چیزی که من می خواهم معادله ای است که در آن قدرت موتور و سرعت هوا (و شاید پارامترهای دیگر) و رانش خروجی را وارد می کنیم.
ساده ترین معادله از بازده پروانه فرضی $\eta_{Prop}$ استفاده می کند که توان P را به رانش T مانند تبدیل می کند.
$T = \frac{P}{v}\cdot\eta_{Prop}$
جایی که v سرعت هوایی هواپیما است.
مشکل این است که $\eta_{Prop}$ را به درستی دریافت کنید. از 85% برای ملخ‌های کم بار استفاده کنید که در نقطه طراحی خود کار می‌کنند. و مطمئن شوید که برای راندن لوازم جانبی، توان خروجی از موتور را کم می‌کنید، بنابراین فقط از توان موثر در پروانه استفاده می‌کنید، نه از توان نامی موتور.
این معادله فقط در صورتی کار می کند که ملخ در حال حرکت باشد، بنابراین سرعت هوایی v صفر نیست. برای پوشش مورد استاتیک، لطفاً این پاسخ را ببینید.
∗بار روی پروانه را می توان با نسبت رانش به ناحیه دیسک پروانه بیان کرد که با تقسیم بر فشار دینامیکی $\frac{\rho}{2}\cdot v^2$ بی بعد می شود. اگر T تراست و d قطر باشد، ضریب بارگذاری رانش بدون بعد cT برابر است با
$c_T = \frac{T}{\pi\cdot\frac{d^2}{8}\cdot\rho\cdot v^2}$
گاهی اوقات این ساده می شود
$c_T = \frac{T}{\pi\cdot\frac{d^2}{4}\cdot v^2}$
توجه داشته باشید که این تعریف نیاز به رانش پروانه با سرعت خاصی دارد. یک روش متفاوت برای بیان بارگذاری پروانه، که به استفاده از رانش استاتیکی آسان برای اندازه گیری کمک می کند، تقسیم رانش بر ناحیه دیسک و فشار دینامیکی نوک پروانه در حالت سکون است، با n به عنوان RPM پایه:
$c_T = \frac{T}{\frac{\rho}{2}\cdot\left(\frac{n\cdot\pi\cdot d}{60}\right)^2\cdot\pi\cdot\frac{d^2}{4}}$
و دوباره شکل ساده شده ای از این را می توان در ادبیات یافت:
$c_T = \frac{T}{\rho\cdot\left(\frac{n}{60}\right)^2\cdot d^4}$
به طور کلی، یک پایه با بارگذاری سبک دارای قطر زیادی است و با سرعت کم تا متوسط ​​پرواز می کند.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2402

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: چگونه فن در موتور جت در حالی که موتور ساکن است هوا را می مکد؟

پست توسط rohamavation »

آیا بازده سوخت توربوشفت تحت تأثیر بارگذاری N2 است؟
آیا هنگام استفاده از توربوشفت توربین قدرت آزاد، سوختن سوخت تحت تأثیر بارگذاری N2 قرار می گیرد؟ من می‌پرسم که می‌خواهم در آینده یک توربوشفت را برای سوختن سوخت آزمایش کنم، اما نمی‌دانم که آیا بارگذاری روی سوختن سوخت تأثیر می‌گذارد یا خیر.
شفت توربین آزاد را می توان N2 نامید، اما Nf رایج تر است.
کنترل سوخت شما برای یک توربوشفت چندان ساده نیست. این به یک واحد کنترل سوخت و یک کنترل موتور نیاز دارد که باید بداند چه مقدار گشتاور در Nf تولید می شود.
یک واحد کنترل سوخت به عنوان یک واسطه بین کنترل های اپراتور و شیر سوخت عمل می کند. اپراتور دارای یک اهرم قدرت است که فقط پتانسیل موتور را کنترل می کند، نه جریان واقعی سوخت را. واحد کنترل سوخت به عنوان یک کامپیوتر عمل می کند تا میزان جریان سوخت مورد نیاز برای تحویل توان درخواستی اپراتور را تعیین کند.
[A] سیستم کنترل موتور توربوپراپ یا توربوشفت یک کار اضافی برای انجام دارد که با همتایان توربوجت و توربوفن آن مشترک نیست. باید سرعت پروانه یا توربین آزاد را کنترل کند و معمولاً بر زاویه شیب پره‌های پروانه کنترل می‌کند.
اگر FCU و سایر سیستم‌های کنترل موتور را دور نمی‌زنید، برای کنترل جریان سوخت (غیر مستقیم) به یک بار متغیر نیاز دارید.
راه اندازی یک توربوشفت بدون بار با قدرت بالا بسیار خطرناک است، زیرا توربین آزاد با سرعت RPM بالاتر از محدوده طراحی خود می چرخد. توربین های آزاد خالی نیز ممکن است باعث خاموش شدن خودکار شوند.
موتورهای توربین آزاد در حال حاضر معمولاً مجهز به دستگاهی هستند که در صورت کاهش ناگهانی گشتاور در محور خروجی توربین به صفر، منبع سوخت را در کوک HP قطع می کند.
یک اشکال توربوپراپ ساده توربین آزاد، رفتار آن در صورت سقوط ناگهانی بار به صفر است. در چنین حالتی، توربین آزاد بدون محدودیت بیش از حد سرعت می‌گیرد و توسط نیروهای گریز از مرکز از بین می‌رود.
به عبارت دیگر، شما نیاز به باری در درجات مختلف دارید، نمی‌توانید یک موتور توربین آزاد کاملاً مونتاژ شده را آزمایش کنید.
در مورد بازده، راندمان اندازه گیری جریان سوخت در واحد رانش/گشتاور است، بنابراین برای به دست آوردن آن اندازه گیری به یک بار نیاز است.
تصویر

ارسال پست