Az áthidalás mértéke

A bypass arány egy turbósugárhajtómű-motor  paramétere , amely a motor külső áramkörén áthaladó levegőáramlás és a belső körön áthaladó légáramlás arányát mutatja . Minél nagyobb ez a paraméter, annál nagyobb a motor hatásfoka .

Leírás

A sugárhajtóművek több energiát képesek előállítani, mint amennyit az elsődleges körben felhasználnak. Ennek oka a turbina előtti gázok hőmérséklet-korlátozása , így az üzemanyag nagy része egyszerűen elégetik. A motor tolóereje növelhető utóégető vagy vízhűtéses turbina használatával, de mindkét módszer a hatékonyság jelentős csökkenését eredményezi . Azonban régebbi sugárhajtóművekben használták a felszállási tolóerő növelésére. Ha például egy motor két kilogramm levegőt enged át a külső körön minden egyes kilogrammon belüli levegő után, akkor a megkerülési aránya kettőnek (vagy 2:1-nek) mondható. A nagyobb bypass arány nagyobb hatékonyságot biztosít további üzemanyag elégetése nélkül. A lényeg a Meshchersky-egyenletben rejlik - a tolóerő lineárisan függ a sugáráramlás sebességétől, az energia pedig kvadratikusan - minél kisebb a levegő sebessége, annál nagyobb a hatásfok. Így a hatásfok közel 50%-kal növelhető.

Az elsők között alkalmazta ezt a jelenséget a brit Rolls-Royce motorgyártó, az 1950-es évek elején kifejlesztett Conway sugárhajtóműben – a hagyományos sugárhajtóművet nagyobb kompresszorral szerelték fel. A Conway-motor megkerülési aránya meglehetősen alacsony volt (0,3-as nagyságrendben), de az üzemanyag-fogyasztás már eléggé érezhető volt, és utódai ( Rolls-Royce Spey ) széles körben elterjedtek.

A motor külső áramkörén áthaladó levegőáramlás aránya a belső áramkörön keresztül - minél nagyobb ez a paraméter, annál nagyobb a motor hatásfoka . A repülőgép-hajtóművek hatásfoka attól is függ, hogy a hajtómű által egységnyi idő alatt kibocsátott gázok kinetikus energiáját milyen hatékonysággal alakítja át tolóerővé . Minél nagyobb az arány (ún. repülési hatásfok ), annál hatékonyabban alakul át a motorból kilépő gázok mechanikai energiája a tolóerő munkájává .

A repülőgépre ható tolóerő ereje

ahol  a repülőgép levegőhöz viszonyított sebessége és a tolóerő [1] (az elfogyasztott üzemanyag tömeghányadát figyelmen kívül hagyva)

ahol  a sugáráramlás sebessége a repülőgéphez viszonyítva,  a hajtóműből egységnyi idő alatt kibocsátott gáz tömege. A kifejezés Newton második törvényéből következik egy változó tömegű testre.

A motor mechanikai munkája a sugárfolyam felgyorsítására a kinetikus energiájának egységnyi idő alatti növekedésével egyenlő

A repülés hatékonysága az

Ezért a repülési hatékonyság növelhető a sugár sebességének csökkentésével. Ebben az esetben azonban a tolóerő lineárisan csökken, ami megköveteli a motoron áthaladó levegő tömegének növekedését.

A repülési hatékonyság növelésének ez az egyszerű taktikája ellentétben áll a termikus hatásfokkal, mivel az üzemanyag égési hatékonysága javul az égéstérben lévő nyomás és hőmérséklet növekedésével . A felesleges levegő égéskamrán keresztül történő szivattyúzása további energiát igényel annak felmelegítéséhez, és további teljesítményt igényel a nagynyomású kompresszortól. Ezért a turbóventilátoros motor fő ötlete az, hogy az üzemanyag elégetéséhez szükségtelen (de a tolóerőhöz szükséges) levegőmennyiséget egy külső áramkörön keresztül engedje át, ahol nem találkozik sem kompresszorokkal, sem turbinákkal. Valójában a ventilátor ebben az esetben egy csavar funkcióját tölti be, és a teljes motor tolóerejének 70-80% -át hozza létre.

A "bypass arány" kifejezés a repülésben széles körben használt sugárhajtóművek területére utal . Ezt a motor külső áramkörén áthaladó levegő tömegáramának és a motor belső áramkörén áthaladó levegő tömegáramának arányaként határozzák meg.

A turbósugárhajtóműveket (TRD) általában két kategóriába sorolják: magas bypass arányú (vagy turbóventilátorok ) és alacsony bypass arányú turbósugárhajtóművekre.

Az alacsonyabb bypass arány nagyobb sugársebességet biztosít, ami nagy, általában szuperszonikus repülési sebesség eléréséhez szükséges. Növeli a fajlagos üzemanyag-fogyasztást .

A nagyobb fokú bypass kisebb sebességet biztosít a fúvókából kiáramló sugárnak. Ez csökkenti a fajlagos üzemanyag-fogyasztást , de csökkenti a maximális sebességet és növeli a motor tömegét.

A turbóventilátoros motor másik előnye az alacsony bypass sugárhajtóművekkel szemben, hogy a külső körből érkező hideg levegő a turbinából érkező forró gázokkal keveredve csökkenti a nyomást a fúvóka kimeneténél. Ez segít csökkenteni a motorzajt [2] .

Egyes motorok bypass arányai

A modern repülőgép-hajtóművek mindig rendelkeznek bizonyos fokú megkerüléssel. Ez elsősorban a repülőgép osztályától függ. Az elfogóknál kicsi, mivel nagy sebességet kell elérni. Az utasszállító repülőgépeken ez magas, és közvetlenül befolyásolja a gazdasági hatékonyságot .

Jegyzetek

1. ↑ A sugárhajtóművek elmélete és számítása. Tankönyv középiskoláknak. Szerzők: V. M. Akimov, V. I. Bakulev, R. I. Kurziner, V. V. Polyakov, V. A. Sosunov, S. M. Shlyakhtenko. Szerkesztette: S. M. Shlyakhtenko. 2. kiadás, átdolgozva és bővítve. M.: Mashinostroenie , 1987
2. ↑ Hogyan lehet a repülőgépeket még kevésbé falánkabbá tenni? Archiválva : 2021. október 21. a Wayback Machine -nél // Popular Mechanics , 2010.02.24.

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)