Pitanje:
Zašto turbinskim motorima treba toliko vremena da se namotaju?
ptgflyer
2014-01-14 22:00:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Klipni motori postižu puni broj okretaja u sekundi ili dvije, ali turbinama treba puno više vremena. Zašto?

Iz vašeg pitanja nije jasno na što točno mislite. Mislite li na vrijeme za pokretanje motora ili za povećanje broja okretaja već pokrenutog motora (npr. Iz praznog hoda u punu snagu)?
Tri odgovori:
#1
+41
Radu094
2014-01-15 02:50:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nisam inženjer (što bi možda bilo prikladnije za odgovor na ovo), pa je to zbog pojednostavljenih stvari kojima hrane pilote:

Mlaznim motorima treba puno više vremena da se namotaju (tj. povećaju RPM) nego klipni motori, posebno pri malom broju okretaja, zbog omjera tlaka / povećanog protoka zraka potrebnog da se kompresor ne zaustavi / ne preusmjeri / ne puše svaki put prilikom promjene postavki snage.

(pojednostavljeni) ciklus mlaznog motora sadrži kompresor koji potiskuje zrak u komoru za izgaranje, gdje sagorijeva, a zatim ispuhuje stražnji kraj rotirajući turbinu koja pomiče kompresor sa stražnje strane s koje smo započeli.

Ako "dodate više snage" (tj. ubacite više goriva), potrebno je neko vrijeme da to dodatno gorivo proizvede veći potisak, što pak treba neko vrijeme da ubrza turbinu, što će stvoriti kompresor brže se vrtite, što će napokon donijeti više komprimiranog zraka u komoru za sagorijevanje da iskoristi sve ono dodatno gorivo koje ste ulili u koraku 1.

Dodavanjem snage odjednom će se povećati tlak u komori za izgaranje, tako da toliko zrak koji je "uzvodno" (tj. još uvijek u kompresoru) ne želi napredovati. Dodatni tlak u komori za izgaranje nije imao dovoljno vremena da namota turbinu, tako da je sada kompresor nedovoljno snažan da "gura" komprimirani zrak u komoru za izgaranje. Zrak počinje teći unatrag (tj. Od komore za izgaranje do kompresora), nagli udar motora, sav pakao se raspada.

Dakle, postoji zaostajanje (elektronički danas piloti mogu podići poluge povjerenja koliko god žele ) kada su motori na niskom broju okretaja, FADEC dodaje samo malo dodatnog goriva, čeka da se protok zraka stabilizira, zatim dodaje malo više i tako dalje.

Mislim da bi donji grafikon to mogao objasniti. Svaki put kad promijenite broj okretaja u minuti, povećavat ćete omjer tlaka (tj. Pomaknuti se prema grafikonu prema gore), a zatim pričekati malo da se protok zračnog mase poveća (tj. Pomaknuti udesno). Ako previše povećate omjer tlaka, bez pripadajućeg protoka mase (koji traje neko vrijeme zbog inercije) ući ćete u naponski vod.

enter image description here

Slična stvar događa se na namotaju, premda nježnijem.

Usporedite ovo s klipnim motorom gdje u cilindar ubacite više smjese zraka i plina, to stvara veći prasak, brže ubrzava klip sljedeći ciklus klipa teoretski možete dobiti maksimalnu snagu.

A turbopropeljeri zauzimaju sredinu. Turbina je uvijek na 100% o / min, a oslonac mijenja visinu tona kako bi ga zadržao na 100%, kao odgovor na ulaz gasa. Korak noža oslonca mijenja se vrlo brzo - manje mase za pomicanje manje udaljenosti; potisak dolazi odmah.
@radarbob: Nije tako jednostavno, jer turbopropeljeri imaju propeler pričvršćen na niskotlačnu turbinu, a kompresor na visokotlačnu turbinu. Tako se turbina visokog tlaka još uvijek mora namotati. Srećom, dok su turbine neovisne, zadržavanje niskotlačne na visokim okretajima putem podupirača mijenja tlakove tako da i visokotlačna održava visoke okretaje. A visokotlačne turbine ionako uglavnom uvijek rade pri većim okretajima.
Treba imati na umu da je izlazna snaga klipnog motora također ograničena RPM-om, jer jedan ciklus može usisati samo toliko zraka i tako sagorjeti toliko goriva. Samo je granica između prigušenog i do kraja otvorenog gasa puno veća.
@JanHudec, Možda sam nedovoljno kvalificirao svoj komentar; Promjena nagiba podupirača i tako potisak bio je praktički neposredan u zrakoplovu kojim sam letio. Turbina je radila pri 100%, a oslonac je trebao održavati 100% o / min. Kad bi se dijelovi motora razlikovali, to sigurno nije bilo vidljivo u bilo kakvim postupcima, ograničenjima ili mjeračima.
@radarbob: Turbina bi trebala značiti stupanj visokog tlaka. Pretpostavljam da nizak otpor koji pruža energetska turbina pri visokim okretajima, ali mala snaga može održavati rad visokotlačne turbine na 100% ili gotovo tako.
@JanHudec, Jedini indikator turbine bio je mjerač temperature ulaza u turbinu koji je ulazio u odjeljak turbine neposredno iza limenki plamenika. Učinak motora bio je sve oko oslonca koji upravlja sa 100% o / min. Svaki put kad sam dodirnuo ručice, mislio sam da podupiru, nikad turbinu.
#2
+3
Jim W
2017-04-22 00:03:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovdje je momak iz automobila.

U osnovi, to je zbog turbinskih motora koji se oslanjaju na punjenje kompresora i koji potiskuju ispuh iz komore za izgaranje kroz lopatice turbine. Prebrzi porast tlaka u komori za izgaranje može se odbiti prema protoku sa strane kompresora, što zaustavlja motor i vjerojatno može oštetiti lopatice kompresora.

Na klipnom motoru snaga se postiže (uglavnom) različitim potezima. Naglo povećanje tlaka tijekom pogonskog hoda neće se odbiti prema usisnom punjenju, jer će usisni ventili za taj cilindar u to vrijeme biti zatvoreni.

A ako se gorivo / zrak napune prerano u klipnom ciklusu, to * može * uništiti motor! (Pogledajte "kucanje".)
#3
+1
Dan
2014-01-14 22:34:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zamah daje:

$$ \ mathrm {Zamah} = \ mathrm {Masa} \ puta \ mathrm {Brzina} $$

Završeni posao daje:

$$\mathrm{Work~done}=\mathrm{Force}\times\mathrm{Distance}$$

Završeni rad mjeri se u vatima, definiranim u džulima u sekundi .

Znajući to, možete vidjeti kako će se baterija ponašati s većim opterećenjem.

Mlazni motor ima veću masu i mora postići veću brzinu. Povećat će se i rad na tome, s jačom baterijom koja radi više okretaja. Stvar je u tome što to nije proporcionalno veća baterija. Ako biste mlaznim avionima dali doista snažnu bateriju, obavljeni posao bio bi ogroman, a u vrlo malo vremena (velika snaga) primijenila bi se velika sila, tako da bi se pokrenula u isto vrijeme kad i nosač. Međutim, ovo bi bilo vrlo energetski neučinkovito (zbog zagrijavanja), pa je najbolje koristiti manju bateriju za pokretanje tijekom duljeg razdoblja.

Dan, drugačije sam protumačio pitanje. Ne koliko je vremena potrebno da se motor zaustavi, već koliko je potrebno motoru u praznom hodu da se namota. Znam da su mlazni motori prve generacije produljivali vrijeme namotavanja, a moderni dizajni namotavaju se mnogo brže, ali ne znam fiziku zašto.
Ah, pa ista stvar se može primijeniti. Promjena kutnog momenta između dvije brzine bit će mnogo, puno veća na mlaznom motoru, iz istog razloga kao i gore :)
Dan, upravo sam ovo pronašao iz naslova članka na blogu "JET POWER". "Potisak motora je PRIBLIŽNO proporcionalan broju okretaja motora povišenom na snagu 3,5". Ako je to točno, to znači da mlazni motor u praznom hodu ima vrlo malo viška snage ako se poluga potiska potpuno pomakne, sve dok se motor ne namota. Zajedno s vašim točnim komentarima o tome da su rotacijska masa i kutni moment veći nego na klipnom motoru, jasno je da će trebati više vremena da mlaz postigne punu snagu.
Nisu svi mlazni i svi turbinski motori veće mase od klipnih motora.
Čak ni u startupu to nije jedini, pa čak ni glavni razlog. U klipnom motoru, sam motor će pomoći da se okrene u prvom ciklusu. Nakon što se prvi klip aktivira, motor će se ubrzati do praznog hoda vrlo, vrlo brzo. Zapravo vam zapravo uopće nije potreban električni pokretač. Oni su više pogodnost, a rani klipni motori ih nisu imali. Klipni motor možete pokrenuti jednostavnim uključivanjem napajanja i povlačenjem podupirača. Jednom kad se prvi klip aktivira, motor će odatle odnijeti ostatak.
U turbinskom su motoru stvari vrlo različite. Nije sigurno započeti izgaranje dok kompresori već ne rade na relativno visokom broju okretaja, tako da izgaranje bude u komori za izgaranje. Mlazni motor nema zatvorenu komoru za izgaranje poput klipnog motora. Izgaranje obuzdava visoki tlak zraka koji proizvode kompresori. Ako taj tlak zraka još nije prisutan (a to nije u motoru koji se ne vrti,) izgaranje ne bi bilo zaustavljeno i pucalo bi odmah s prednje strane motora. Nepotrebno je reći da je to loše.
Uredi: U dijelu koji se odnosi na klipni motor, doista sam trebao reći, "Možete pokrenuti klipni motor jednostavnim uključivanjem snage * i goriva * i povlačenjem podupirača." Očito, ne započinje ako mu ne date gorivo.
Oh, još jedno pitanje vezano uz turbinske motore: Oni obično uopće ne koriste električne startere. Započeli su s vanjskim visokotlačnim strujama zraka (ili ispuštaju zrak iz APU-a ili motora koji već radi ili iz startne kolica.) Pogledajte ovo pitanje: [Kako se pokreću turbinski motori?] (Http: // aviation. stackexchange.com/questions/1959/how-are-turbine-engines-started?rq=1).
Iako je ovo pitanje / odgovor staro: Rad se mjeri u džulima (ili NewtonMeters ili WattSeconds). Snaga se mjeri u vatima. Čovjek može povući težinu od 100 kg na udaljenost od 100 metara za nekoliko minuta, dok automobil to može učiniti za nekoliko sekundi. Posao je isti, ali snaga definira potrebno vrijeme.
Ovaj odgovor uopće nema smisla. Pokušava objasniti ponašanje turbinskih motora bez korištenja stvarnih svojstava turbinskih motora, tako da to nikako ne može biti točno. A kakav je odnos baterije prema sili, radu ili turbinskim motorima?
Mlazni motor ima ** manju masu ** od klipnog motora iste snage.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...