مصرف سوخت جت تجاری و نسبت به وزن کل

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3268

سپاس: 5491

جنسیت:

تماس:

مصرف سوخت جت تجاری و نسبت به وزن کل

پست توسط rohamavation »

مصرف سوخت به ارتفاع سرعت وزش باد و سرعت هواپیما و نوع موتورها و.. بستگی داره و باید محاسبه بشه هواپیمایی مانند بوئینگ 747 تقریباً 1 گالن سوخت (حدود 4 لیتر) در هر ثانیه مصرف می کنه. در طول یک پرواز 10 ساعته، ممکن است 36000 گالن (150000 لیتر) بسوزاندهمانطور که جامبو جت در یک پرواز یک ساعته از میان آب های کروز سر می زند، موتورهای سوخت حدود 10 تا 11 تن سوخت در ساعت مصرف می کنند. یک گالن (یا 4 لیتر) سوخت کمتر از چهار ثانیه مصرف می کند.در مهندسی هوافضا ما میگیم کسر سوخت هواپیما، کسر وزن سوخت یا کسر پیشران فضاپیما، وزن سوخت یا پیشرانه تقسیم بر وزن ناخالص برخاست هواپیما (از جمله پیشران) است${\displaystyle \ \zeta ={\frac {\Delta W}{W_{1}}}}$
نتیجه کسری این تقسیم ریاضی به صورت درصد بیان میشه. برای هواپیماهای دارای مخزن خارجی، اصطلاح کسر سوخت داخلی برای حذف وزن مخازن خارجی و سوخت استفاده می شه
کسر سوخت یک پارامتر کلیدی در تعیین برد هواپیما است مسافتی که می تواند بدون سوخت گیری طی کند. معادله برد هواپیمای Breguet رابطه برد را با سرعت هوا، نسبت بالابر به درگ، مصرف سوخت خاص، و بخشی از کسر سوخت کل موجود برای کروز که به عنوان کسر سوخت کروز یا کسر وزن سوخت کروز نیز شناخته می‌شود، توصیف می‌کند. به بیان ساده، معادله برد Breguet به مهندسان می‌گوید که با توجه به مجموعه‌ای از پارامترها چقدر می‌تواند پرواز کند و هواپیما چقدر می‌تواند پرواز کند، و بنابراین بر طراحی موتورهای جت مدرن و بدنه هواپیما تأثیر زیادی می‌گذارداین هواپیما هم برای هواپیماهای پروانه ای و هم برای هواپیماهای جت تولید می شود.${\displaystyle W}W = {\displaystyle W_{0}+W_{f}}$میگم جرم سوخت صفر ${\displaystyle W_{0}}$و جرم سوخت ${\displaystyle W_{f}}$و نرخ مصرف من f میزارم${\displaystyle -{\frac {dW_{f}}{dt}}=-{\frac {dW}{dt}}}$من فاصله و سرعت لحاظ میکنم${\displaystyle R=\int _{t_{1}}^{t_{2}}{\frac {dR}{dt}}dt=\int _{W_{1}}^{W_{2}}-{\frac {V}{F}}dW=\int _{W_{2}}^{W_{1}}{\frac {V}{F}}dW\quad \quad (1)}$محدوده خاص (= محدوده در واحد جرم سوخت؛ واحد S.I.: m/kg) نامیده می شود. اکنون می توان برد خاص را طوری تعیین کرد که گویی هواپیما در حال پرواز در حالت نیمه ثابت است.بر اساس معادله Breguet برای یک جت، برد تابعی از MTOW و وزن خالی است:$R=\frac{V}{c_T} \cdot \frac{L}{D} \cdot ln\frac{W_i}{W_i-W_f}$با ${c_T}$ = مصرف سوخت خاص، Wi = وزن اولیه، Wf = وزن سوخت، L = بالابر، D = درگ
اگر عوامل دیگر ثابت بمانند چه چیزی باعث افزایش دامنه می شود:
سرعت بالاتر V
مصرف سوخت ویژه کمتر
نسبت بالابر/کشش بالاتر.
نسبت وزن برخاست/ فرود بالاتر.
نسبت وزن می تواند به دلیل وزن سوخت مصرفی در طول پرواز باشد، اما البته چکاندن بالاست از روی دریا نیز کمک می کند.
در این زمینه، محدوده Breguet متناسب با ${\displaystyle -\ln(1-\ \zeta )}$است.
وزن سوخت چگونه محاسبه می شود؟در محاسبات عملکرد، سازندگان هواپیما از چگالی سوخت جت در حدود 6.7 پوند در آمریکا یا 0.8 کیلوگرم در لیتر استفاده می کنند.
بنابراین، اگر رقم شما را 320000 لیتر در نظر بگیریم (کمی کاملاً نامشخص است که واقعاً چه مقدار از آن برای پرواز قابل استفاده است، اما این موضوع یک سوال دیگر است)، این حدود 560000 پوند سوخت یا حدود 254000 کیلوگرم است.
که در واقع بسیار است. سوخت در سراسر بال ها (و مخزن تریم در دم) پخش می شود که برای تحمل وزن طراحی شده اند. وزن یک A380 با بارگذاری کامل چقدر است؟، خواهید دید که چگونه ظرفیت سوخت با سایر مشخصات وزنی هواپیما تعامل دارد:
حداکثر وزن سوخت تفاوت بین حداکثر وزن سطح شیب دار و وزن سوخت صفر است (که 562,000-361,000 = 201,000 کیلوگرم است)
حداکثر وزن برخاست کمی کمتر از حداکثر وزن سطح شیب دار است، اما ما برای سادگی از سوخت تاکسی استفاده می کنیم. نکته اینجاست که اگر بتوانید هواپیما را با محموله پر کنید، اگر آن را نیز با سوخت پر کنید، بسیار سنگین خواهد بود. اگر می‌خواهید بار کامل سوخت مصرف کنید، باید بار خود را کاهش دهید تا وزن کل به اندازه کافی پایین باشد. انجام معاوضه وزن/سوخت/برد برای یک پرواز مشخص، کاری است که توزیع کنندگان و برنامه ریزان بار با استفاده از نرم افزارهای تخصصی انجام می دهند.وزن یک بوئینگ 747 جامبو جت خالی بدون مسافر، بار یا سوخت 412300 پوند یا 187000 کیلوگرم است. اگر بخواهیم آن را در منظر قرار دهیم، این وزن بیش از 4 برابر سنگین‌تر از وزن خالی یک بوئینگ 737-800 است و باک پر سوخت وقتی خالی باشد، تقریباً 171000 کیلوگرم یا 377000 پوند یا 189 تن وزن دارد. پس از سوخت گیری کامل، وزن آن 240000 کیلوگرم یا 530000 پوند یا 265 تن است. پس از سوار شدن مسافران و محموله آنها به هواپیما، حداکثر وزن آن 330000 کیلوگرم یا 738000 پوند یا 265 تن است.
ظرفیت کل مخازن سوخت a380ایرباس 320000 لیتر است.
مخازن سوخت ایرباس A380 در این تصویر نشان داده شده است.تصویر
تانک ها
ظرفیت مخازن مختلف 1 (به لیتر) می باشد:
مخزن دم: 23,698
مخازن داخلی: 90600
وسط تانک: 72000
مخزن تغذیه 2 و 3: هر کدام 28130
مخزن خوراک 1 و 4: هر کدام 26974
مخازن بیرونی: هر کدام 9524 عدد
تثبیت کننده افقی از بخش 19 عبور می کند و شامل یک مخزن سوخت یکپارچه بین دنده های 8 چپ و راست است. سطح سوخت در باک دم، که می تواند تا 23698 لیتر مصرف کند، در هنگام پرواز برای اهداف اصلاح قابل تنظیم است. به طور کلی، ظرفیت مخزن سوخت A380-800 315292 لیتر است که بیشتر آن در دو مخزن داخلی با بیش از 90600 لیتر قرار دارد. دو تانک میانی دیگر حدود 72000 لیتر بین خود جای می‌دهند، با موتور داخلی 2 و 3 مخزن تغذیه هر کدام 28130 لیتر. مخزن های تغذیه موتور بیرونی 1 و 4 هر کدام 26974 لیتر دارند در حالی که دو مخزن بیرونی هر کدام 9524 لیتر گنجایش دارند.
مصرف سوخت هواپیما در الگوی هلدینگ چقدر است؟هر هواپیما باید یک نرخ سوخت سوزی منتشر شده داشته باشد که معمولاً با GPH (گالن در ساعت) یا پوند در ساعت اندازه گیری می شود.
این نرخ بسته به شرایط محیطی (دما و فشار)، دریچه گاز و وزن کمی تغییر می کند. اما نرخ برنامه ریزی بسیار خوبی است.
هزینه‌های دیگری، فراتر از هزینه‌های سوخت، مربوط به فرودهای تاخیری است، مانند هزینه‌های خدمه و راه‌اندازی هواپیما و موتورها به بازرسی‌ها و زمان‌های خدمات بعدی.میزان سوخت در حین نگهداری به عناصری مانند وزن، ارتفاع، سرعت و پیکربندی هواپیما بستگی دارد.ارتفاع نیز عاملی است که از جریان بهینه سوخت جلوگیری می کنداین بدان معناست که تعیین جریان سوخت به رویه‌های عملیاتی خطوط هوایی و طراحی الگوی نگهداری (به عنوان مثال ارتفاع) بستگی دارد، خوب حالا یک مثال میدم بیاییم فقط 1 درصد از وزن جت کاهش بدیم کاهش 1 درصدی وزن در هواپیما چقدر برای صنعت پیشرفت خواهد داشت؟ببین چه سوخت کمتری مصرف میکنه یک راه آسان برای دریافت ایده ای از میزان پس انداز وجود دارد: معادله Breguet می تواند به این پاسخ دهد. شما ابتدا یک هواپیمای مرجع را محاسبه می کنید و سپس با هواپیمای که 1% وزن کمتری دارد شروع می کنیم. تفاوت در مصرف سوخت نشان می ده که در هر پرواز چقدر سوخت صرفه جویی می شه طراحی مرجع ما A320 است که دارای L/D 18 است و ما به آن اجازه می دهیم تا مسافت R = 2,500,000 متر را طی کنه. m1 جرم برخاست و متر مربع جرم فرود است. 3 تن ذخایر سوخت را در نظر بگیرید و آن را به معادله Breguet وصل کنید، با استفاده از سوخت سوزی bf = 0.000018 kg/Ns و سرعت 0.78 ماخ، که معادل v = 262 m/s در ارتفاع 11000 متری است:
$m_1 = m_2 \cdot e^{\frac{R\cdot g\cdot b_f}{v\cdot L/D}}$
جرم فرود m2 جرم خالی عملیاتی OEW + 18 تن محموله + 3 تن ذخایر سوخت = 63.6 تن است. جرم برخاستن m1 10٪ بیشتر است، بنابراین تفاوت در مصرف سوخت 1٪ از سوخت سفر 62.39 کیلوگرم یا 62 کیلوگرم است. این برای یک سفر زیاد نیست.اما در حالت کلی خیلی هست حال برای 747 حساب میکنیم هرچند رده خارجه و 747 سری 8 هم تا 2022 دیگه نمیسازه و ایرباس 380 هم دیگه تولید نمیشه اما 777 تولید میشهمدل 777x محصول 2020 هستش خوب برم سر بحث خودمون ، حداکثر برد پروازی B747-400 را 12700 کیلومتر برآورد کنیم.
MTOW به عنوان 400000 کیلوگرم، وزن سوخت 175000 کیلوگرم است، این باعث می شود Wfinal = MTOW - Wfuel = 225،000 کیلوگرم. با 1% صرفه جویی، MTOW به 396000 کیلوگرم کاهش می یابد. اگر WinitWfinal ثابت بماند، محدوده یکسان می‌ماند. بنابراین Wfinal جدید تبدیل می شود:
$W_{final} = \frac{396,000}{400,000}\cdot 225,000 = 222,750 kg$
Wfinal دوباره MTOW است - $W_{fuel}$
$W_{fuel} = MTOW - W_{final} = 396,000 - 222,750 = 173,250 kg$
صرفه جویی در مصرف سوخت نهایی 175000 - 173250 = 1750 کیلوگرم است
برای یک پرواز طولانی، حداکثر برد، کاهش 1٪ وزن TO باعث صرفه جویی 1750 کیلوگرم سوخت می شود. هر درصد از صرفه جویی در وزن برابر است با درصدی از مصرف سوخت. حالا سری نئو ایرباس برسی کنیم موتورها بهینه شده و wingtip با ارتفاع 2.4 متر استاندارد در هواپیماهای NEO هستند و منجر به کاهش 4 درصدی سوخت در بخش‌های طولانی‌تر می‌شوند که مربوط به کاهش سالانه انتشار CO2 در حدود 900 تن در هر هواپیما است.مقایسه A350-900 و -1000
بیایید نگاهی به برخی از مشخصات دو نوع A350 در زمینه های مختلف مهم بیندازیم. در هر نمونه، ابتدا A350-900 و سپس -1000 را فهرست می کنیم.
طول - 66.80 متر در مقابل 73.79 متر.
ارتفاع - 17.05 متر در مقابل 17.08 متر.
طول بالها - 64.75 متر در مقابل 64.75 متر.
ظرفیت سه کلاس - 300-350 مسافر در مقابل 350-410 مسافر.
برد - 15000 کیلومتر (8100 نیوتن متر) در مقابل 16100 کیلومتر (8700 ناتیکال مایل
الان روی برد ظرفیت جابجایی و مصرف سوخت کار میکنند .ببینید بهینه سازی موتورها طراحی ایرودینامیک استفاده از کامپوزیت ها برای سبک کردن هواپیما که با کاهش وزن و افزایش راندمان موتور بردافزایش و مصرف سوخت کاهش بدهندتصویر
اینده با ایرباس zero مدل باریک توربو فن. مفهوم دوم بزرگ‌تر برای هواپیمای با ظرفیت ۱۲۰-۲۰۰ با برد بیش از ۲۰۰۰ مایل دریایی است. این کار از یک موتور جت توربوفن اصلاح‌شده استفاده می‌کند. سوخت هیدروژن اضافی در پشت بدنه و پشت دیواره عقب ذخیره می‌شود.طرح مفهومی "بدنه بال ترکیبی" (حداکثر 200 مسافر) که در آن بال ها با بدنه اصلی هواپیما با بردی مشابه با کانسپت توربوفن ادغام می شوند. بدنه فوق العاده وسیع گزینه های متعددی را برای ذخیره و توزیع هیدروژن و چیدمان کابین باز می کند.تصویر
در مورد هواپیما با حالت بال جعبه ای
اکثر بالها به دلیل اختلاف فشار در بالا و پایین بال از کشش القایی رنج می برند که باعث می شود هوا به اطراف نوک آن نفوذ کند و گردابی را تشکیل دهد. روش های مختلفی برای به حداقل رساندن این اثرات وجود دارد، مانند بال ها.
با این حال، با نگاه کردن به هواپیمای Synergy به عنوان مثال، بال های جعبه هیچ نوک بال ندارند. بدون توجه به سایر قسمت های هواپیما، آیا بال ها واقعاً عاری از کشش القایی هستند؟ یا آیا آنها همچنان باعث درگ القایی می شوند، فقط به نحوی که من نمی توانم با تجربه محدود دینامیک سیالات به آن فکر کنم؟
من در جایی خوانده ام که طراحی سنتی دو هواپیما به دلیل تداخل بال ها با یکدیگر کارایی کمتری دارد (ظاهراً چیزی است که هواپیمای هم افزایی با قرار دادن بال بالایی عقب تر یا چیز دیگری به آن پرداخته است) و بال بالایی در واقع بیشتر از یک هواپیمای دمی که به پایین فشار می‌آورد، بنابراین اگر به درستی بفهمم، سرعت هوای بین ایرفویل‌ها را بیشتر می‌کند و اختلاف فشار را از بالای بال بالایی تا پایینی بال پایینی حذف می‌کند، و البته هر دو بال کشش طبیعی ایجاد می‌کنند. با بریدن هوا، اما من در این مرحله فقط به کشش القایی علاقه مند هستم.
بال جعبه فقط زمانی بهتر است که بال هایی را با دهانه یکسان مقایسه کنید. دو بال یک بال جعبه در هواپیماهای مختلف Treffz کار می کنند، بنابراین downwash به صورت عمودی پخش می شود. تفاوت در کشش القایی به یک بال بزرگ نیست، فقط چند درصد است. کشش اصطکاک بیشتر است (به زیر نگاه کنید)، و همچنین جرم ساختاری، بنابراین بال جعبه باید بالابر بیشتری ایجاد کند. این باعث می شود که کشش القایی یک بال جعبه به طور موثری بیشتر از کشش یک بال منفرد باشد.
به هر حال کشش القایی چیست؟ این نتیجه ایجاد بالابر در یک بازه محدود است. بال با انحراف هوا به سمت پایین بالابر ایجاد می کند. این به تدریج روی وتر بال اتفاق می افتد و نیروی واکنشی را به صورت متعامد با سرعت محلی هوا ایجاد می کند. این بدان معناست که نیروی واکنش به سمت بالا و کمی به سمت عقب است. این مولفه به عقب القا شده است! نوک بال ها درگیر نیستند و باعث کشش القایی نمی شوند. ایجاد بالابر است.
اگر سریع پرواز می کنید، توده هوای زیادی در واحد زمان از بال عبور می کند، بنابراین فقط باید هوا را کمی منحرف کنید. درگ القایی شما کم است. همین امر در مورد دهانه بزرگ نیز صدق می کند: هوای بیشتری وجود دارد که می توان آن را منحرف کرد، بنابراین کشش القا شده اندک است.
یک بال جعبه ای به دو بال باریک در هر ضلع نیاز دارد که آکورد کوچکتری نسبت به یک بال در همان سطح دارد. بنابراین عدد رینولدز آنها کوچکتر است و کشش اصطکاک آنها بیشتر است. همچنین، بال اسپار ضخامت کمتری دارد و برای حمل همان بالابر باید سنگین‌تر باشد!
اگر محدودیت یکسان نگه داشتن دهانه را کنار بگذارید، تک بال بهینه می تواند دهانه بیشتری داشته باشد (به دلیل کارایی ساختاری بهتر)، و مزیت بال جعبه از بین می رود. و هنگامی که به تصویر کامل نگاه می کنید و جرم ساختاری را اضافه می کنید، بال جعبه در وهله اول هرگز این مزیت را نداشت.
تکیه گاه فشاری، بدنه هوا را از تلاطم های بیدار نگه می دارد، بنابراین می توان فضای بیشتری را در جریان آرام نگه داشت.
پروانه هل دهنده هوا را از بدنه عقب می مکد و به طور موثر از جدا شدن جلوگیری می کند.
دو دم و باله های خمیده g را می دهند
حفاظت مجدد برای ناحیه پروانه روی زمین.
طرح فشرده اثر تثبیت کننده پروانه را کوچک نگه می دارد، بنابراین مانور پذیری آسیب زیادی نمی بیند.
استفاده از کامپوزیت ها و فن آوری های بدنه هواپیمای گلایدر باعث کاهش کشش اصطکاک می شود.
موتور دیزل سوخت جت ارزان‌تری مصرف می‌کند و نسبت به موتورهای بنزینی مصرف سوخت بیشتری دارد.
توجه داشته باشید که من به طرح بال جعبه اشاره نکردم؟
جارو کردن بال در یک هواپیمای ملخی جالب به نظر می رسد، اما کشش را افزایش می دهد، زیرا بال باید بزرگتر باشد تا بالابر یکسان ایجاد شود.
در مجموع، این پیکربندی دارای چهار دم عمودی است که هر یک از آنها با کشش تداخلی خاص خود و یک وتر کوتاه است که دوباره، کشیدن را روی یک دم عمودی مشابه افزایش می‌دهد.
دم افقی کشیده نیز نسبت به یک سطح منفرد کوچکتر با وتر بیشتر و فاصله بیشتر از مرکز ثقل موثرتر است.
چیدمان جمع و جور، میرایی کمی گام یا انحراف ایجاد می کند. من تعجب می کنم که کیفیت سواری در هوای طوفانی چیست.
س: آیا بال های جعبه مانند بال های معمولی از کشش القایی رنج می برند؟تصویر
ج: بله و خیر. اگر هواپیماهای باکس وینگ از بال های خود برای پرواز استفاده کنند، مانند هر هواپیمای دیگر، از نیروی کشش القایی رنج می برند. کشش القایی تابعی از بارگذاری دهانه محدود است و با روش های مختلف برای بهبود کارایی طراحی در بارگذاری دهانه معین تعدیل می شود. بنابراین مقدار درگ، و نحوه ایجاد و اجتناب از آن، برای یک باکس وینگ و یک هواپیمای یکسان با یک دهانه متفاوت است. امروزه این مبحث کشش القایی شامل تعاریف کاملاً متفاوتی نسبت به آنچه در مراجع اصلی در مورد این موضوع آموزش داده شده است. حتی اگر کسی در مورد یک موضوع صحبت کند، موضوع بحث از دو گروه مختلف خواهد شنید: کسانی که به ریاضیات معرف پایبند هستند، و کسانی که به صورت موردی بر فیزیک واقعی غیر دکارتی و غیرکتاب درسی تمرکز می کنند. . این کاملاً منصفانه است که بگوییم که اولی ها بیشتر از دومی ها عقیده دارند، زیرا دومی ها تا بعد کمتر می دانند.
وظیفه یک بال این است که هوا را در حین حرکت به سمت پایین به طور موثر هل داده و بکشد. این عمل باعث ایجاد واکنش نیوتنی و اختلاف فشار برنولی می شود که منجر به بالا رفتن می شود.
بالا بردن از این طریق باعث می شود که هوای اطراف نیز تحت تأثیر قرار گیرد، به عنوان یک نتیجه ثانویه وابسته به زمان. باید «در ناودان هوایی بیفتد» که بال‌ها به سمت پایین جابجا شده‌اند.
این حرکت ثانویه باعث ایجاد حرکات چرخشی (کاملاً اجتناب ناپذیر) در منطقه "بیداری" بین هوایی که مستقیماً توسط بالها حرکت می کند و هوای ساکن مجاور می شود، در نتیجه توده هوای بیشتری را نسبت به هواپیمای مورد نیاز برای حرکت فقط برای رسیدن به بالابر مورد نیاز درگیر می کند. (تفاوت حرکت کاملاً به معنای واقعی کلمه درگ القایی است، اگرچه ما معمولاً آن را به روش‌های مرتبط با نحوه تجسم و محاسبه درگ القایی به صورت دوبعدی آموزش می‌دهیم. پاسخ‌های دیگر ارسال شده در اینجا این را با عبارات متعارف نشان می‌دهند.)
گرداب کششی و بیداری القایی را نمی توان برای سیستم بال بالابر از هر نوع حذف کرد. با این حال، اکثر طرح‌های بال هواپیما اجازه می‌دهند اتفاق دیگری بیفتد که این هزینه بالابر با طول بال محدود را به شدت افزایش می‌دهد: آنها اجازه می‌دهند فشارهای بالا در زیر بال برای مقدار اختلاف فشار، «خیلی نزدیک» به فشارهای پایین بالای بال باشد. در پرواز توسعه یافته است. اگر فشار دیفرانسیل بالا در نوک بال وجود داشته باشد، یک گرداب قوی و شبیه گردباد در آنجا تشکیل می شود.
ایجاد یک گرادیان قوی بین فشار کم و فشار بالا باعث می شود هوا در صورت امکان با سرعت بالا به سمت فشار پایین حرکت کند. کشش به طور تصاعدی با سرعت‌هایی که به هوا منتقل می‌شود افزایش می‌یابد، بنابراین طراحان از روش‌های مختلفی برای جلوگیری از وقوع سریع این تساوی استفاده می‌کنند. هرچه کندتر اتفاق بیفتد، انرژی جنبشی کمتری توسط هواپیما به هوا منتقل می شود.
اینجاست که Boxwings روشی کاملاً متفاوت برای کاهش درگ القایی در مقایسه با بال معمولی دارد: آنها دیواری بین فشار پایین بالای بال و فشار بالاتر در هر جای دیگر قرار می‌دهند. "دیوار" می تواند از یک بال بلندتر باشد، زیرا دارای یک بال در بالا است که به مقاومت در برابر نیروهایی که از پهلو به آن فشار می آورند کمک می کند. در آن اتصال بال بالایی، سطح عمودی دیوار مانند یک باکس وینگ نیز بین فشار بالاتر تحت فشار قرار می گیرد.
بال e، و فشار کمتر در هر جای دیگر.
اگر یک طراح با این ایده کار خوبی انجام دهد (بسیاری چنین نمی کنند)، هم سطوح بال دوباله و هم سطوح عمودی سیستم باکس وینگ سرعت جریان هوای ناشی از گرادیان را با عمل در برابر جریان های نامطلوب در فضای سه بعدی تعدیل می کنند. آنها با فاصله عمودی بیشتر در این امر مؤثرتر می شوند.
راه ساده‌تر و مؤثرتر برای کاهش درگ القایی صرفاً افزایش طول بال‌ها یا کاهش وزن خودرو است. با بلندتر شدن بال، قسمتی از بالابر که هر واحد از بال باید انجام دهد کاهش می یابد، به این معنی که اختلاف فشار کمتری بین سطوح بالایی و پایینی خواهد داشت. بهترین عمل مستلزم این است که این دیفرانسیل در نوک به حداقل برسد، بنابراین گرادیان ضعیف می شود. نتیجه این است که یک گرادیان فشار ضعیف تر و فاصله طولانی تر بین فشارهای کم و زیاد، سرعت یکسان سازی را پایین نگه می دارد.
با این حال، با سنگین‌تر شدن یا سریع‌تر شدن هواپیما، این رویکرد ابتدا بسیار گران‌تر و سپس غیرممکن می‌شود. محدودیت‌های قدرت مواد، محدودیت‌های مشخصی را برای طول بال‌های هواپیماهای معمولی ایجاد می‌کند.
با کمال تعجب، بال های جعبه بهتر از این نیستند... شاید بدتر. آنچه که یک مزیت ساختاری به نظر می رسد در واقع فقط نیروهای خمشی ایجاد شده توسط هر بال را در گوشه های جعبه متمرکز می کند. قوی کردن آنها به سرعت بسیار سنگین می شود. بنابراین، یک هواپیمای بال جعبه‌ای باید مانند یک هواپیمای دوباله، دهانه کوتاه‌تری نسبت به یک هواپیمای تک هواپیما با درگ القایی معادل داشته باشد. راندمان دهانه آن در میان طرح‌های دهانه کوتاه بیشتر از جایی که می‌توان طول بال‌ها را افزایش داد، میوه می‌دهد.
ممکن است تصور شود که این مزیت به طور غیرمستقیم و از طریق سرعت به ثمر می‌رسد. هرچه هواپیما سریعتر پرواز کند، برای بارگذاری دهانه معین، کشش القایی کمتری ایجاد می کند. در واقع، در سرعت‌های مشخص شده باال، درگ القایی جزء کوچکی از کشش کل می‌شود. با این حال، به نظر می رسد جنبه های دیگر طراحی بال جعبه مانع راه حل های باکس با سرعت بالا شده است. به ویژه ثبات؛ و "کشش تداخل".
در طراحی بال جعبه، مجموعه ای از بال های بالابر جلو و مجموعه ای از بال های بالابر عقب وجود دارد. در پرواز با سرعت بالا، این پیکربندی نمی تواند به شرایط خاصی مانند یک بال با دم (بالا به پایین) با ثبات یا سریع پاسخ دهد.
هنگامی که به عنوان یک آرایش بال بالابر پشت سر هم بدون چنین تثبیت کننده ای تنظیم می شود، همانطور که در نسخه های مدرن معمول است، بال های باکس باید در مرکز ترکیبی بالابر رو به بالا، به جای جلوتر از آن مانند هواپیماهای معمولی، تعادل برقرار کنند. دمی که در جهت مخالف فشار می دهد. این محدودیت و رفتارهای بال های پشت سر هم، خواسته های چالش برانگیز و ذاتی را برای طراحی های باکس بال ایجاد می کند که موفقیت آنها را در سرعت های بالاتر پرواز محدود می کند.
همانطور که در بالا ذکر شد، آنها همچنین درگ تداخل ایجاد می کنند. پیش بینی این نوع درگ می تواند سخت باشد و همچنین به طور گسترده ای سوءتفاهم شده است. در عمل، کشش تداخلی 3 بعدی طراحی هواپیمای باکس وینگ، مزیت تئوری دوبعدی پیکربندی را برای به دست آوردن مزایای کشش القایی تا حد زیادی کاهش می دهد. به همین دلیل است که آنها اصلا شبیه "بالهای معمولی" نیستند.دhope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست