Как реверсоры тяги в ТРДД с большой степенью двухконтурности противодействуют начальной тяге?

Я некоторое время искал в Интернете и не нашел хорошего ответа на этот вопрос. Так:

У меня есть базовое понимание принципов полета (тяга, подъемная сила, сопротивление и т. д.). Но одна вещь, которая меня смущала, это то, как именно работает реверсор тяги на турбовентиляторном двигателе с высокой степенью двухконтурности. Насколько я понимаю, большие вентиляторы в передней части двигателя будут обеспечивать большую часть тяги. Воздух, поступающий через впускное сопло, создает пару действия-противодействия на лопастях вентилятора, создавая эту прямую тягу. Таким образом, при развертывании реверсоров тяги воздух, который уже создавал прямую тягу на лопастях вентилятора, теперь движется обратно через перепускной канал, чтобы ударить по реверсору тяги, тем самым перенаправляя воздух вперед, создавая другую пару действие-противодействие для замедления самолета.

Так что мне кажется, что реверс тяги просто компенсирует тягу лопастей вентилятора. Или воздух, выходящий из лопастей вентилятора, ускоряется так, что к тому времени, когда он достигает реверсора тяги, направленная вперед тяга больше, чем тяга, создаваемая лопастями вентилятора, таким образом создавая результирующую реверсивную тягу?

Или, может быть, я просто смотрю на это неправильно, и мне нужно думать о всем двигателе как о закрытой системе, чтобы воздух, выталкиваемый назад от вентилятора, не создавал пару действие-противодействие (и, следовательно, тягу), пока он не выйдет из двигателя. ?

Я просто немного запутался в особенностях физики реверсора тяги (где действует действие-противодействие).

Добро пожаловать на Av.se! Хороший вопрос. Учтите, что поступательная тяга гораздо больше связана с выталкиванием воздуха с высокой скоростью/давлением/температурой, чем с всасыванием воздуха. чем псевдовектор тяги, создаваемый втягиванием воздуха во впускное отверстие. Я уверен, что другие расширят эту концепцию в своих ответах.
Я имел в виду не обязательно всасываемый воздух, а скорее тот факт, что тяга создается лопастями вентилятора, отталкивающими молекулы воздуха, и связанным с этим действием-реакцией. Таким образом, после того, как молекула воздуха отталкивается лопастью вентилятора (таким образом толкая самолет вперед), она движется обратно в обходной канал, пока не столкнется с развернутым реверсором тяги (TR). В этот момент он попадает в ТР и отклоняется вперед, толкая самолет назад. Но этот обратный толчок должен быть больше, чем прямой толчок лопастей вентилятора, чтобы иметь чистую «обратную тягу».
Представьте себе (рабочее...) ружье со стволом, изогнутым на 180°. В каком направлении действует отдача и почему?
Часть переданной энергии сжимает воздух, а не ускоряет его, затем эта энергия доступна для ускорения воздуха, когда он выпускается из реверсора в прямом направлении. А "входной патрубок" - это оксюморон, впуск есть впуск, из сопла выходит струя.

Ответы (5)

Если вы хотите разделить эффекты вентилятора и реверсора, реверсор не просто замедляет воздушный поток вентилятора. Он перенаправляет воздух наружу, но также и вперед. Это означает, что на реверсоры действует сила, которая частично меняет направление воздушного потока.

Вы также можете посмотреть на систему в целом. При нормальной работе вентилятор разгоняет воздух в корме, создавая тягу. Но с реверсорами тяги этот воздух в конечном итоге выходит наружу и вперед, обеспечивая чистую обратную тягу. Вы можете думать об этом как о форме управления вектором тяги. Результирующее направление и скорость воздуха определяют тягу и ее направление.

Итак, давайте просто скажем, что в тот момент, когда масса воздуха взаимодействует с лопастями вентилятора, создается тяга вперед в 1000 ньютонов. Затем этот воздух возвращается через перепускной канал, пока не попадает в панели реверсора тяги. Чтобы создать чистую «реверсивную» тягу, этот воздух должен реагировать с реверсором тяги и создавать более 1000 ньютонов тяги назад. Итак, я спрашиваю, как получается, что воздух, взаимодействующий с реверсором тяги, может создавать тягу большей величины, чем та, которая исходит от лопастей вентилятора?
Часть или большая часть воздуха, выходящего из лопастей вентилятора, перенаправляется сзади вперед и наружу. Этот воздух больше не обеспечивает тягу вперед.
Да, но тяга вперед происходит прямо на лопасти вентилятора. Итак, как я говорил выше, в тот момент, когда воздух взаимодействует с лопастями вентилятора, создается тяга вперед. Вниз по линии этот воздух затем попадает в реверсор тяги. То, что воздух попадает на реверсор тяги, не мешает прямой тяге воздействовать на лопасти вентилятора.
Правильный; и поэтому развертывание реверсоров тяги могло привести к разрыву двигателя. Но чистый эффект после короткого переходного процесса при запуске заключается в том, что воздух входит в двигатель в состоянии покоя и выходит в прямом направлении. Импульс, добавленный в воздух, равен импульсу, потерянному двигателем/крылом/самолетом...
Вы когда-нибудь видели, как кто-то катается на скейтборде, используя углекислотный огнетушитель? Представьте, что произойдет, если вы замените насадку на огнетушителе U-образной. CO₂ выходит вперед, а не назад, поэтому он толкает вас в противоположном направлении.
Я ценю ответы, но я не думаю, что кто-то действительно понимает, о чем я здесь спрашиваю. Возвращаясь к моему первому комментарию, если 1000 ньютонов прямой тяги создается непосредственно на лопастях вентилятора, должно быть что-то, что гарантирует, что более 1000 ньютонов тяги возникает в результате отклонения воздуха от реверсоров тяги. Если 1000 ньютонов тяги исходят от лопастей вентилятора только для того, чтобы те же самые 1000 ньютонов реагировали на реверсоры тяги, то чистого эффекта не будет. Значит, воздух, сходящий с лопастей вентилятора, ускоряется до того, как достигнет реверсора тяги?

Есть несколько способов описать тягу, которые сводятся к одному и тому же. В очень широком смысле это описывается третьим законом Ньютона: если А движется вперед, то В движется назад с таким же импульсом. На более близком уровне это происходит из-за разницы давлений на поверхности тела. Еще ближе вы увидите вязкость и скорость, ламинарное и турбулентное течение, пограничные слои, аналитические уравнения.

Но все эти способы приводят к одному и тому же результату: если один из них, правильно примененный, предсказывает результат X, то остальные не могут предсказать противоположный результат. В самом простом представлении тяга реверсора исходит из толкания воздуха вперед. Пока конечным результатом является ускорение воздуха в каком-то направлении, как бы это ни происходило, тяга будет в противоположном направлении.

Если вы хотите вникнуть в механику (что не совсем обязательно), выхлоп создает высокое давление между двигателем и реверсом тяги. Это давление действует на внутреннюю поверхность реверсора тяги. Результирующий обратный толчок действительно больше, чем прямой толчок вентилятора.

Ключевым моментом здесь является то, что струя выходит с поступательной скоростью, значительно превышающей скорость самолета. Если бы реверсор тяги просто повернул поток на 90 градусов, так что передняя составляющая струи была бы примерно равна компоненту самолета, то исходный пост был бы несколько правильным в отношении суммарных сил тяги, уравновешивающих друг друга. Теперь, как ему удается получить этот чистый результат, это другой вопрос, но я думаю, что на самом деле это может быть то, о чем спрашивал оригинальный постер.

Вы делаете фундаментальную ошибку в первоначальной установке, которая, я думаю, является источником вашего замешательства.

Вы утверждаете, что тяга от вентилятора представляет собой пару действие/реакция на самом вентиляторе. Это в корне неправильно. Именно действие воздуха, ускоряющегося из задней части двигателя, создает большую часть (???) тяги из-за вентилятора.

Забудьте на секунду о вентиляторе и подумайте о турбореактивном двигателе. В этом случае ступени компрессора замедляют поступающий воздух, а если есть линейный впуск, он также замедляет его. Все это активно снимает импульс с самолета. И все же самолет движется! Почему? Потому что ускорение воздуха в задней части двигателя компенсирует все это.

Так что забудьте обо всех этапах и «что, если». Тяга - это чистая разница между импульсом воздуха на входе и импульсом воздуха на выходе. Воздух начинается в передней части двигателя со скоростью X и выходит из реверса, направляясь (несколько) вперед со скоростью> X. Не переусердствуйте!

ps Я должен отметить, что если вы посмотрите фильмы о первых реактивных самолетах с посадочными парашютами, вы заметите, что они всегда сбрасывают их, когда приближаются к концу взлетно-посадочной полосы. Если они этого не сделают, чистая тяга равна нулю, и они не смогут вырулить.

Здесь есть серия изображений , на которых вы можете увидеть, как перепускной воздух перенаправляется вперед, чтобы помочь замедлить самолет.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/F-GTAR_Air_France_%283698209485%29.jpg

Это не отвечает на мой вопрос о физике сил действия-противодействия.

Ты прав; воздух, ускоряемый назад лопастями вентилятора ТРДД , действительно оказывает большую силу реакции вперед на указанные лопасти вентилятора (фактически именно так создается подавляющая часть тяги ТРДД с большим байпасом). И если бы реверсоры тяги просто замедляли движение воздуха до полной остановки, они не производили бы результирующей силы замедления.

Однако, поскольку реверсор тяги ТРДД физически прикреплен к указанному двигателю прямо или косвенно (через гондолу и/или конструкцию крыла), сила прямой реакции, действующая на двигатель через его лопасти вентилятора, также воздействует на реверсор... который (при развертывании) затем оказывает ту же силу на воздух, который его поражает. Затем, поскольку воздух не может пройти назад через структуру реверсора, реверсор увлекает за собой воздух вперед , пока воздух не выйдет из передней и боковых сторон реверсора.

Развернутый реверс тяги по-прежнему замедлял бы самолет , даже если бы он был установлен на пустой гондоле без двигателя , поскольку вы в основном тащите ведро по воздуху открытым концом вперед (это легче визуализировать в старом стиле ) . цель"-типареверсивные, но он по-прежнему действителен даже для более новых типов; вам просто нужно представить тороидальное [бубликообразное] ведро). Установленный на пустой гондоле, этот ковш забирает покоящийся воздух и разгоняет его вперед, создавая обратную силу реакции на ковш (и, следовательно, на самолет). Поместите двигатель в гондолу (любой тип - для наших целей важно только то, что он разгоняет воздух назад), и путешествие воздуха усложняется, так как воздух сначала ускоряется назад... но, в конце концов, все это значит что:

  1. Воздух бьет по реверсору — и, наоборот, реверс бьет по воздуху (спасибо, Ньютон) — гораздо сильнее, чем если бы он был без двигателя (таким образом поступательная сила реакции на двигателе все еще полностью нейтрализуется).
  2. Поскольку массовый расход через двигатель намного больше, чем через пустую гондолу (именно поэтому работающий ТРДД должен активно всасывать воздух, а иногда и другие предметы, такие как перекати -поле , багажные контейнеры или наземный персонал ) . в направлении от него, чего нет в пустой гондоле), соответственно в единицу времени на реверсор за работающим двигателем попадает больше воздуха и, таким образом, перенаправляется им вперед, чем на реверсор, находящийся позади него. пустая гондола (именно так, когда реверсоры развернуты, более высокая настройка дроссельной заслонки создает большее тормозное усилие от реверсоров, чем более низкая настройка дроссельной заслонки).
Как реверсоры тяги в ТРДД с большой степенью двухконтурности противодействуют начальной тяге?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v