Kysymys:
Kuinka suihkumoottorit toimivat?
Gabriel Brito
2014-03-26 23:25:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tutkin suihkumoottoreita, ja niitä näyttää olevan todella vaikea ymmärtää. Voiko kukaan selittää sen yksinkertaisella tavalla?

Jet Engine Image
Jälkipolttimo hehkuu F-15 Eagle -moottorissa, lähde: Wikimedia.

Kuinka suihkumoottorit toimivat?

Minun täytyy sanoa, että moottori ei tunnu olevan kovin hyvin kytketty. Luulen, että nämä kaksi pidempää kaverijohtoa ja lyhyt solki (per sivu) ovat tukevampia kuin miltä ne näyttävät.
Vertaa sivustoon http://physics.stackexchange.com/questions/114280/why-do-turbine-engines-work
Voisiko kukaan (OP?) Hankkia kuvan?
Neljä vastused:
Thunderstrike
2014-03-26 23:39:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Yksinkertaisimmalla sanalla:

  • Ime - ilma imetään turbiiniin. Tehokkuussyistä suurin osa lentokoneista päästää osan lentokoneista vain puhaltimen ulomman osan läpi koko moottorin läpi.
  • Purista - Kompressori puristaa tuon ilman yhteen korkeaan paineeseen. Tämä auttaa sytytyksessä.
  • Puomi - Polttoaine ruiskutetaan ja sytytetään. Kun ilma kuumenee, se laajenee.
  • Puhallus - Kuuma ilma ajaa matalapaineturbiinia (ajaa koko akselia pitämällä moottoria yhdessä) imemällä uutta ilmaa, ja on itse puhallettu takaisin.

jet

NASA: n K-12-sivulla on [suuri interaktiivinen animoitu GIF] (http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/Animation/turbtyp/etff.html).
jos osa ilmasta ohittaa moottorin, sitä kutsutaan turbotuulettimeksi. mutta se on semantiikkaa
"ime" -osa on voimassa vain käynnistyksen yhteydessä / maassa. Risteilyn aikana lentokoneen liike w.r.t. ilma, joka saa ilman pääsemään moottoriin. Puhallin työntää ilmaa tehokkaasti taaksepäin.
@ratchetfreak Olen aina kuullut, että "matalan ohituksen" suihkumoottori oli edelleen turbomoottori eikä turbofan, mutta muut määritelmät kumoavat sen. Joillakin erikoistuneilla moottoreilla, kuten SR-71: n moottoreilla, oli ohivirtaus; ne olivat teknisesti turbomoottoreita Mach 2: een asti, sitten ohitukset avattiin ja ilma virtasi suoraan jälkipolttimiin.
@Federico - "ime" -osa on aina voimassa; turboventtiilimoottorit ovat osittain erittäin tehokkaita, koska get-moottori ajaa suurempaa kompressorilevyä, joka siirtää ilmaa turbomoottorin ytimen ympärillä ja lisää työntövoimaa. Jos tämä mekanismi ei toimisi vauhdilla, ei olisi mitään järkeä omistaa sitä.
@KeithS Federico on oikeassa, moottorit "imevät" ilmaa vain, kun ne eivät ole lainkaan tai ovat hyvin pienillä nopeuksilla. Luulen, että Federico ei kommentoinut sitä, että ilman imemiseksi paineen tulee olla alhaisempi kuin ympäröivä paine. Tämä tarkoittaa, että imupaineessa on paineen gradientti korkeasta ympäristön paineesta pieneen staattiseen paineeseen. Risteilylennon aikana näin ei ole enää, silloin staattinen paine-gradientti muuttuu.
Jos ymmärrät tavallisen 4-syklisen polttomoottorimoottorin toiminnan, siitä tulee hieman helpompaa. Tapa, jolla olen kuullut sen selittävän, on se, että mäntämoottorissa neljä sykliä tapahtuu samassa paikassa, mutta eri aikoina. Kuitenkin turbiinimoottorissa samat 4 sykliä tapahtuvat samanaikaisesti, mutta eri paikoissa.
mins
2016-10-11 21:21:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Käyttäjät, jotka saavuttavat tämän kysymyksen: Kuinka suihkumoottori toimii? (selitys muille kuin ilmailuun liittyville ihmisille) ohjataan nyt tänne. Tämä havainnollinen vastaus on alkuperäisen kysymyksen hengessä, helppo lukea muulle kuin ilmailualan henkilölle tinkimättä tarkkuudesta.

Luo reaktio heittämällä jotain

Isaac Newton on tutkinut fyysistä periaatetta työssä, ja se tunnetaan nimellä reaktion periaate (tai suupalaampi Newtonin kolmas liikelaki).

Reaktioliike on vastaus toiseen liikkeeseen. Suuren reaktion luomiseksi meidän on vain luotava suuri toiminta. Monissa tapauksissa, myös suihkumoottori, tämä tapahtuu siirtämällä jotain raskasta suurimmalla mahdollisella nopeudella.

Vaikka reaktio vaikuttaa maagiselta, se on jokapäiväisessä elämässä kokenut jatkuvasti, kiinnittämättä siihen huomiota. Voimme helposti kuvitella tällaisen kokemuksen tuloksen:

  • Hanki pieni vene ja suurikokoinen kallio, esimerkiksi 20 kg.
  • Vene on aluksi paikallaan veden päällä. .
  • Heitä kallio väkivaltaisesti veneen taakse.

    enter image description here
    (Lakisääteinen vastuuvapauslauseke: Älä kokeile tätä kotona, Tein tämän kokeen kauan sitten koulutetun henkilökunnan kanssa
  • Heti kun kivi nopeutuu taaksepäin, vene saa nopeuden eteenpäin.
  • Molemmat esineet lakkaavat kiihtymästä, kun kallio on jättänyt heittäjän kädet.

Huomautus nopeudesta:

  • venekokeilu, jos haluamme heittää kallion liikuttamatta venettä, siirrämme vaistomaisesti sitä hyvin hitaasti, kunnes se on veden yläpuolella, sitten annamme sen pudota veteen työntämättä, ja se toimii.

  • Tiedämme myös, mitä tapahtuu, kun iso ase heittää 500 g: n kuoren äänen nopeudella: Aseen reaktio on valtava, huolimatta ase on painavampi kuin veneemme ja kitkamme maan päällä pitäisi estää sen liikkumista.

Reagointi ilman heittämiseen

Kivien heittäminen ei tietenkään ole käytännöllistä moottorille. Mutta voimme heittää ilmaa, kuten ilmapalloon, jälleen jotain hyvin tuttua:

enter image description here

Tämä periaate ilman poistamisesta reaktion luomiseksi on on tunnettu antiikin ajoista lähtien aeolipiilin kanssa. Se oli varhainen höyrykone. Ilmaa työnnettiin putkien päässä olevien tangentiaalisten aukkojen kautta.

enter image description here
Lähde

Suihkumoottori toimii samalla tavalla, heittäen ilmaa yli laidan suurina määrinä ja erittäin suurella nopeudella. Venekokeiluun verrattuna olemme korvaaneet:

  • Kiven ilmassa. Koska ilma on paljon vähemmän tiheää kuin kivi, meidän on keskitettävä paljon ilmaa saamaan samat vaikutukset.

  • Käsi lihakset polttamalla. Palaminen tuottaa suurnopeuskaasuja kaasun laajenemisen vaikutuksesta kuumassa lämpötilassa. Mitä enemmän polttoainetta, sitä korkeampi kaasujen nopeus on.

Paljon polttoainetta poltettaessa tarvitaan paljon ilmaa, jo tarvitsemme ilmaa suurina määrinä, joten tämä on ei ole ongelma. Ilmaa ei kuitenkaan tule suurina määrinä moottoriin, jossain vaiheessa moottorissa jo oleva ilma estää enemmän ilmaa pääsemästä sisään. Lennon aikana paineilman paine voi lisätä moottorin ilmamäärää, mutta tämä ei riitä.

Ratkaisu on käyttää kompressoria taistelemaan jo moottorissa olevan ilman paineesta ja työntämään , suurissa lentokoneissa noin yksi tonni ilmaa sekunnissa. Se on vain 50 kertaa enemmän kuin kivi, mutta pakokaasunopeus ei todellakaan ole sama: Noin 1000 km / h.

Kuinka keräämme paljon ilmaa ja poistamme sen suurella nopeudella ?

Meillä on kaikki ainesosat, jotta voimme valmistaa suihkumoottorin, joka koostuu kolmesta osasta (yksinkertaistamiseksi katsotaanpa varhaista turbomoottoria, katso tämä kysymys tavalliselle tuulettimelle):

  • Ilmaa pääsee moottoriin eteenpäin ja pumppu (nimeltään kompressori) puristaa sitä käytettävissä olevan määrän lisäämiseksi.

  • Paineilma sekoitetaan polttoaineeseen ja sytytetään. Ilmaa tarvitaan polttoaineen palamiseen (happi). Palamisen aikana seos saavuttaa erittäin korkean lämpötilan ja laajenee lämmön vaikutuksesta, aivan kuten vesihöyry laajenee painekattilassa tai aeolipiilissä.

  • Ennen kuin se poistetaan pieni osa kuumien kaasujen energiasta käytetään turbiinin kääntämiseen (kuten tuuli kääntää tuuliturbiinin). Tämä pyörivä liike siirretään kompressoriin, jonka näimme alussa. Kompressorin käynnistämiseksi alussa käytetään käynnistyslaitetta, kuten autossa.

  • Kuumia kaasuja poistuu taaksepäin, mikä saa aikaan moottorin reaktion eteenpäin.

Suihkumoottorin komponentit ovat siten:

  • Kompressori, joka pakottaa ilmaa moottoriin.
  • Polttokammio luomaan nopeasti kasvavat ilmasta ja polttoaineesta peräisin olevat kaasut.
  • Turbiini kompressorin kääntämiseksi.
  • Pakokaasu kaasujen vapauttamiseksi optimoidulla tavalla tehokkuuden lisäämiseksi.

enter image description here
Lähde

En voi uskoa, että en ole koskaan ennen nähnyt tätä vastausta, mutta +1 miehelle veneessä!
Peter Green
2017-09-06 23:01:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kaasuturbiinissa, kompressorissa, polttokammiossa ja turbiinissa on kolme perusosaa. Ilma kompressoidaan kompressorilla, lämmitetään polttokammiossa ja lämmitetty ilma käyttää turbiinia. Turbiini puolestaan ​​käyttää kompressoria.

Tärkeintä on, että polttokammion lämmitys saa ilman laajenemaan. Tämä tarkoittaa sitä, että paineistetusta kammiosta poistuvien kaasujen (ilma plus palamistuotteet) tekemä työ on suurempi kuin työ, jota tarvitaan tulevan ilman (ja polttoaineen) pakottamiseksi polttokammioon.

pakokaasussa käytettävissä olevaa energiaa voidaan käyttää eri tavoin. Yksinkertaisin on turbomoottori, moottorin takaosasta tulevien kuumien kaasujen virta tarjoaa suoraan eteenpäin suuntautuvan työntövoiman.

Vaihtoehtoisesti voimme siepata suuremman osan pakokaasun energiasta turbiinilla ja käyttää sitä ajoa varten tuuletin, josta seuraa turbofan.

Tai voimme suunnitella turbiinimme sieppaamaan suurimman osan pakokaasussa käytettävästä energiasta ja ohjaamaan sen akselille, jota voidaan käyttää kaikenlaisten voimien ohjaamiseen.

ratchet freak
2014-03-26 23:43:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

suihkumoottori on liian monimutkainen ramjet, jossa on ylimääräisiä turbiineja, jotta se voi toimia pienemmillä nopeuksilla.

Patterisuihku toimii sytyttämällä pakatut saapuvat sekoittamalla se polttoaineeseen ja tuottamalla kipinää.

hmmm ... ramjetiltä puuttuu (liikkuvat) kompressorivaiheet, jotka ovat olennainen osa suihkumoottoria, eikä ohituskomponenttia ole ja suurimman osan ajasta ei ole yliäänivirtaa. Joten ehkä kauempana olevat sukulaiset kuin sisarukset?
@yankeekilo siksi sanoin liian monimutkainen :)
LOL, mutta sitten tynnyri polttoainetta ja jotkut tulitikut voivat myös vaatia commen-syntyperää: D
Ramjet on melkein täysin erilainen kuin turbomoottori (ja sen johdannaiset). Sieltä puuttuu tuuletin / kompressori ja turbiini, joten se vain hämmentää ihmisiä vertailemaan niitä. Kun sinulla on turbomoottori alas, voit tarkastella pulssi-, ramjets-, scramjets- ja muita esoteerisia muotoja.
En ymmärrä miksi sanot sen olevan "liian monimutkainen" - näyttää siltä, ​​että suihkumoottori on täsmälleen yhtä monimutkainen kuin sen on oltava tarkoitetulle käyttöympäristölleen.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...