Почему турбины так долго крутятся?

Вопросы / ответыПочему турбины так долго крутятся?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 11 месяцев назад

Поршневые двигатели достигают полных оборотов в течение секунды или двух, но турбины занимают гораздо больше времени. Почему?

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

Из вашего вопроса неясно, что вы имеете в виду. Вы имеете в виду время запуска двигателя или увеличение оборотов уже работающего двигателя (например, с холостого хода до полной мощности)?

3 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

Я не инженер (что может быть лучше подходит для ответа на этот вопрос), поэтому это из упрощенных вещей, которые они кормят пилотов:

Реактивные двигатели требуют гораздо больше времени для того чтобы намотать вверх (т. е. увеличить RPM) чем двигатели поршеня, специально на низком RPM из-за коэффициента давления/увеличенного воздушного потока необходимо держать компрессор от останавливать/пульсировать/дуть вверх каждый раз изменяя установки силы.

(Упрощенный) цикл реактивного двигателя содержит компрессор, который выталкивает воздух в камеру сгорания, где он горит, а затем выдувает задний конец, вращая турбину, которая перемещает компрессор с задней стороны, где мы начали.

Если вы «добавляете больше энергии» (т. е. добавляете больше топлива), требуется некоторое время для этого дополнительного топлива для создания большей тяги, что, в свою очередь, занимает некоторое время для ускорения турбины, что заставит компрессор вращаться быстрее, что, наконец, приведет к большему количеству сжатого воздуха в камеру сгорания, чтобы использовать все это дополнительное топливо, которое вы налили на шаге 1.

Добавление мощности внезапно увеличит давление в камере сгорания, настолько, что воздух будет «вверх по течению» (i.e все еще в компрессоре) не хочет продвигаться. Дополнительное давление в камере сгорания не успевало закрутить турбину, поэтому теперь компрессор недостаточно силен, чтобы продолжать «выталкивать» сжатый воздух в камеру сгорания. Воздух начинает течь назад (т. е. от камеры сгорания к компрессору), двигатель вздымается, весь ад вырывается на свободу.

Таким образом, есть отставание (в электронике в эти дни пилоты могут опускать рычаги доверия так быстро, как им нравится), когда двигатели находятся на низких оборотах, FADEC только добавляет немного дополнительного топлива, ждет стабилизации воздушного потока, затем добавляет немного больше и так далее.

Я думаю, что график ниже может объяснить это. Каждый раз, когда вы меняете RPM, вы увеличиваете коэффициент давления (т. е. двигаете вверх диаграмму), тогда вы ждете немного для массового потока воздуха увеличить (т. е. двиньте вправо). Если вы слишком сильно увеличите коэффициент давления, без сопутствующего массового потока (который займет некоторое время из-за инерции) вы войдете в линию пульсации.

Введите описание изображения здесь

Аналогичная вещь происходит на катушке, хотя и более мягкая.

Сравните это с поршневым двигателем, где вы помещаете больше смеси воздуха и газа в цилиндр, это делает для большего взрыва, ускоряет поршень быстрее, и в следующем цикле поршня вы можете теоретически получить максимальную мощность.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

И турбовинтовые самолеты занимают среднюю позицию. Турбина всегда на 100% RPM и подача изменений упорки для того чтобы держать ее на 100%, в ответ на входной сигнал дросселя. Тангаж лезвия упорки изменяет очень быстро-меньше массы для того чтобы двинуть меньше расстояния; тяга приходит дальше немедленно.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

@radarbob: это не так просто, потому что турбовинтовые двигатели имеют пропеллер, прикрепленный к турбине низкого давления и компрессор к турбине высокого давления. Таким образом, турбина высокого давления все еще должна закручиваться. К счастью пока турбины независимы, держать низкое давление одно на высоком rpm через тангаж упорки изменяет давления так, что высокое давление одно будет держать высокий rpm слишком. И турбины высокого давления вообще всегда бегут на более высоком rpm так или иначе.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

Следует отметить, что выходная мощность поршневого двигателя также ограничена оборотами, так как за один цикл можно впустить только столько воздуха и таким образом сжечь столько топлива. Просто разница между дроссельной заслонкой и дроссельной заслонкой полностью открыта намного больше.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

@JanHudec, я, возможно, недооценил свой комментарий; изменение высоты пропеллера, и поэтому тяга, была практически непосредственной в самолете, на котором я летал. Турбина работала на 100%, а опора поддерживала 100% оборотов в минуту. Если части двигателя отличались друг от друга, это, конечно, не было видно ни в каких процедурах, ограничениях или датчиках.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

@radarbob: турбина должна означать ступень высокого давления. Я полагаю, что низкое сопротивление, обеспечиваемое силовой турбиной на высоких оборотах, но низкая мощность может поддерживать турбину высокого давления на 100% или почти так.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

Car guy here.

По сути, это связано с тем, что турбинные двигатели полагаются на заряд компрессора, чтобы выталкивать выхлопные газы из камеры сгорания через лопатки турбины. Слишком быстрое повышение давления в камере сгорания может привести к обратному противотоку со стороны компрессора, что остановит двигатель и, вероятно, может привести к повреждению лопаток компрессора.

На поршневом двигателе, сила сделана в (главным образом) определенных ходах. Быстрое увеличение давления во время рабочего хода не будет отталкиваться от впускного заряда, так как впускные клапаны для этого цилиндра будут закрыты в это время.

flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

И если топливно-воздушный заряд воспламеняется слишком рано в цикле поршня, он может разрушить двигатель! (См. «стук».)

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 11 месяцев назад

Импульс дается:

M o m e n T u M = M A s S × V e l o c i t y

Momentum=Mass×Velocity

Проделанная работа дается:

W o r k  d o n e = F o r c E × D i S t A n C e

Work done=Force×Distance

Выполненная работа измеряется в ваттах, определяемых как джоули в секунду.

Зная это, вы можете видеть, как батарея будет вести себя с большей нагрузкой.

Реактивный двигатель имеет большую массу и должен достигать более высокой скорости. Работа сделанная для того чтобы сделать так увеличит слишком, при более мощная батарея делая больше вращений. Дело в том, что это не пропорционально большая батарея. Если бы вы дали реактивным самолетам действительно мощную батарею, проделанная работа была бы огромной, и большая сила была бы применена за очень короткое время (высокая мощность), чтобы она запускалась одновременно с опорой. Однако это было бы очень неэффективно (из-за нагрева), поэтому лучше всего использовать меньшую батарею для запуска в течение более длительного периода времени.