Почему более высокий коэффициент обхода более эффективен на более низких скоростях?

Вопросы / ответыПочему более высокий коэффициент обхода более эффективен на более низких скоростях?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 2 месяца назад

Почему больший объем воздуха, движущегося медленнее, является более эффективным средством движения, чем меньший объем воздуха, движущегося быстрее? (Это верно до заданной скорости, очевидно, поскольку сверхзвуковые самолеты используют более низкие двигатели BPR).

1 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 месяца назад

Потому что большая реакционная масса с меньшей скоростью уносит меньше энергии за тот же импульс.

Для создания тяги двигатель прикладывает усилие к выхлопным газам и воздуху. Эта сила ускоряет воздух. Произвести тягу Ф

F

, двигатель должен придать импульс p=Ft

p=Ft

за единицу времени в эфире. Импульс пропорционален массе и скорости первого порядка. p=mv

p=mv

где м

m

масса газов (реактивная масса), на которые воздействует двигатель в единицу времени, и в

v

это скорость этих газов.

Однако газы также забирают некоторую кинетическую энергию. Кинетическая энергия также пропорциональна массе, но также и скорости второго порядка. E K = 1 2 M v 2

Ek=12mv2

.

Эта энергия должна быть обеспечена двигателем. Поскольку топливо может обеспечить только столько энергии (это теплотворная способность) на единицу массы, двигатель, который нуждается в меньшем количестве энергии, нуждается в меньшем количестве топлива. И это достигается за счет перемещения большего количества воздуха. Что значит более высокий коэффициент перепуска для двигателя и более большой пропеллер для двигателей с пропеллерами.

Обратите внимание, что это не говорит о том, что двигатель с высоким байпасом был бы более эффективным на низкой скорости, чем на высокой скорости. Потому что это не так. Все реактивные двигатели более эффективны на высокой скорости. Это потому что сила двигатель производит P=Fv

P=Fv

. Так на высокой скорости, большая часть выходной мощности полезная работа двигая самолет.

В двигателе с высоким байпасом максимальная выходная мощность вентилятора ограничена (аналогично пропеллеру), поэтому по сравнению с турбореактивным двигателем разница в эффективности выше при низкой скорости.

flyman Админ. ответил 2 месяца назад

Интересная параллель: то же самое касается лифта: более эффективно производить тот же самый лифт, перемещая много воздуха немного. Как и двигатель с высоким коэффициентом байпаса, крыло с высоким соотношением сторон более эффективно. Физика одинакова в обоих случаях.