Как влияет на опасную зону входного отверстия реактивного двигателя в воздухе?

Боинг опубликовал опасные зоны двигателя, как показано ниже:

Опасная зона

Мне любопытно, как влияет на опасную зону, когда самолет находится в полете, поскольку реактивный двигатель все еще уязвим для повреждения посторонними предметами.

  1. Предполагая условия холостого хода на высоте 10000 футов (или вообще в воздухе), опасные зоны такие же, как и на земле? Если нет, то есть ли способ вычислить это?

  2. Зная опасную зону как для холостого хода, так и для полной мощности, можно ли рассчитать расстояние опасной зоны для разных настроек мощности? Например, 50% N1.

Сомнительно, что площадь перед двигателями значительна, учитывая, что самолет, вероятно, будет опережать впускной поток. Область за двигателями, вероятно, будет сочетаться со следом самолета, и, вероятно, будет трудно разделить их (или, по крайней мере, бесполезно, поскольку комбинированный эффект - это то, о чем будет беспокоиться кто-то, следующий за самолетом). Если вы спрашиваете, может ли что-то перед самолетом, но не непосредственно в потоке всасывания, попасть внутрь, я думаю, ответ, вероятно, нет.
«Опасные зоны», на которые вы ссылаетесь, имеют значение только тогда, когда самолет находится на земле. Когда вы летите, все, что находится перед самолетом, может быть затянуто в двигатель или поражено какой-либо частью конструкции самолета. То, как далеко перед самолетом вы определите эту «опасную зону», будет основываться как на предполагаемом времени реакции (чтобы уйти с пути самолета со скоростью 200–300–400 узлов), так и на чем-либо еще. Вы не можете экстраполировать опубликованные цифры на что-либо сопоставимое для условий «в полете» - опасности (для парашютистов?) просто разные!
@RonBeyer Я предполагаю, что это также будет зависеть от веса проглатываемого объекта? Например, небольшой легкий радиоуправляемый самолет, не расположенный непосредственно во впускном потоке, все же может быть засосан, если он находится достаточно близко к двигателю?
Я думаю, вам следует уточнить, что вы понимаете под «опасной зоной». Это в первую очередь определено для работников аэропорта на земле, но, когда вы говорите о зоне всасывания, вы можете определить, что вы понимаете под нахождением в этой зоне или вне ее.
Может быть. При условии, что на высоте 10 000 футов есть что-то, что можно случайно проглотить, кроме воздуха.
@CarloFelicione Сообщалось о столкновениях с птицами на высоте более 30 000 футов.

Ответы (1)

Предположим, что А320 оснащен двигателями V2500, это один из его вариантов. Этот двигатель имеет массовый расход воздуха 355 кг/с. На уровне моря плотность воздуха составляет 1,225 кг на кубический метр. Отсюда 355 кг/с = 355/1,225 = 290 куб. м/с.

Теперь давайте предположим, что самолет все еще находится на уровне моря, но теперь на скорости 0,8 Маха (нереалистично, но мы исправим это дальше). Диаметр вентилятора составляет 1,6 м, что дает площадь забора 2,0 кв.м. Кроме того, Mn 0,8 на высоте 0 футов составляет 272 м/с. Отсюда за каждую секунду водозабор промывает объем 272 х 2,0 = 544 куб.м. Но двигателю требуется всего 290 кубических метров воздуха в секунду, если предположить, что плотность воздуха на впуске такая же, как и у воздуха, окружающего самолет . Следовательно, диаметр обтекаемой трубы всасываемого воздуха фактически будет меньше диаметра входного отверстия двигателя. Это будет площадь, которая заметает 290 м/с при 272 м/с = 290/272 = 1,07 кв. м, или диаметром 1,17 м, а не 1,6 м.

По сути, двигатель использует тот поток воздуха, который ему нужен , а не то, что обеспечивает площадь впуска x скорость движения вперед. Если двигатель хочет большего (например, когда скорость самолета низкая или стационарная, но обороты двигателя высокие, например, в начале разбега), двигатель будет втягивать воздух из большой области перед двигателем. (согласно диаграмме максимальных условий взлета). И наоборот, когда самолет находится на высокой скорости, а двигатель дросселируется, воздухозаборник будет выбрасывать избыточный воздух, который он обеспечивает (вызывая сопротивление утечки).

введите описание изображения здесь

Теперь давайте исправим тот факт, что самолет не может делать Mn 0,8 на уровне моря. Давайте повторим расчет на высоте 35 000 футов (10 700 м). Здесь плотность воздуха составляет 0,38 кг на кубический метр, а давление и температура составляют 3,46 фунтов на квадратный дюйм и 219 кельвинов (-54°C) по сравнению с 14,7 фунтов на квадратный дюйм и 288 кельвинов (15°C) на уровне моря. Таким образом, наши 355 кг/с, которые на самом деле являются скорректированнымивоздушный поток - это физический (реальный) воздушный поток 95,8 кг/с на высоте 35 000 футов, поскольку тета = 219/288 = 0,76 и дельта = 3,46/14,7 = 0,235. Теперь 95,8 кг/с при 0,38 кг/куб.м = 252 куб.м в секунду. Кроме того, Mn 0,8 на высоте 35 000 футов теперь составляет 237 м/с, а не 272, как было на уровне уплотнения. Следовательно, каждую секунду водозабор площадью 2 кв. м продувает 2 х 237 = 474 куб. м в секунду. Но мы хотим, чтобы она охватила только 252, поэтому нам нужно найти диаметр обтекаемой трубы, которая вызовет это, при скорости 237 м/с. Следовательно, нам нужна площадь 252/237 = 1,06 кв.м., что происходит при диаметре 1,16м. Это сопоставимо с физическим диаметром входного отверстия 1,6 м.

Таким образом, при Mn 0,8, 35 000 футов, максимальной мощности зеленая зона на входе двигателя теперь представляет собой трубу диаметром 1,16 м, которая проходит перед самолетом. Как далеко это простирается, как предполагается, зависит от того, какое время реакции требуется для того, чтобы самолет маневрировал от препятствия в этой области или чтобы объект (птица?) маневрировал с пути самолета.

Точная цифра 1,16 вызывает сомнения, так как предположение о том, что плотность воздуха во впуске не меняется от окружающего воздуха, не совсем реалистично. Но общий результат, я считаю, разумный.

Разве диаметр обтекаемой трубы на уровне моря не должен быть 1,17 м, а не 1,47 м? (290/272 = 1,07 кв.м, диаметр = 2 * √(1,07/3,14))
Правильно ли будет сказать, что если диаметр воздухозаборника двигателя меньше диаметра вентилятора (т. е. 1,6 м), то результатом будет обтекаемая труба, проходящая перед самолетом? А в случае, если диаметр всасывания двигателя больше диаметра вентилятора (1,6 м), то двигатель будет подсасывать воздух с большой площади, как на схемах?
Да, ошибся с расчетом диаметра от площади. Как вы говорите, это диаметр 1,17 м. Я исправил ответ - спасибо.
Что касается вашего второго комментария, то да, в целом я согласен с тем, что вы говорите. Обратите внимание, что в первом случае двигатель не должен всасывать, поэтому он не всасывает воздух, а просто глотает часть того, что обеспечивает впуск. Во втором случае, скорее двигатель забирает воздух из цилиндра или трубы перед ним, он, вероятно, будет втягивать его из формы, больше похожей на конус или полусферу, как я полагаю. Извините, я пропустил ваши комментарии до сих пор. Единственная странность в моем ответе заключается в том, что даже в случае экстремального морского уровня водозабор кажется слишком большим.
Это имеет смысл. Однако можно ли рассчитать переднее расстояние этого конуса/полусферы? Например, если диаметр конуса/полусферы составляет 1,1 метра, будет ли конус/полусфера также выступать вперед на 1,1 метра?
@Зак. Я не совсем уверен, что понимаю ваш вопрос, но, надеюсь, этот комментарий ответит на него. Если воздухозаборник забирает воздух из конуса или полусферы диаметром 1,1 м на краю воздухозаборника, то, насколько далеко эта область простирается вперед от воздухозаборника, зависит от того, как вы определяете границу между воздухом в нем и окружающим воздухом. . Если вы определяете границу как воздух, который войдет в воздухозаборник, по сравнению с соседней воздушной частицей, которая просто промахнется, область простирается вперед навсегда, если самолет находится в прямом полете.
@Зак. Если самолет неподвижен, вам необходимо определить скорость воздуха, которая отделяет окружающий воздух от воздуха, поступающего в двигатель, как это сделано на диаграммах на картинке вопроса.
Прошу прощения за отсутствие ясности. Я понимаю, что область будет расширяться навсегда, и любые объекты в этой области в конечном итоге будут поглощены двигателем (независимо от того, действует ли на него в данный момент сила двигателя или нет). Однако я хотел посмотреть, можно ли рассчитать площадь, в которой на объект будет воздействовать сила двигателя (так же, как такая площадь была определена в исходном посте).
Таким образом, для самолета, который в настоящее время забирает воздух из-за двигателя (поэтому диаметр воздухозаборника больше, чем диаметр входного отверстия двигателя), эта область будет иметь полукруглую форму (как в исходном посте), и ее площадь может быть обозначена диаметром воздухозаборника - в результате форма аналогична той, что в исходном посте. Тем не менее, я изо всех сил пытаюсь понять, как можно применить ту же логику для расчета площади, когда диаметр воздухозаборника меньше диаметра двигателя и, следовательно, приводит к форме конуса / полусферы.
@Зак. Хорошо, давайте объясним это так. Воздух поступает в вентилятор двигателя со скоростью около 0,4 Маха. Итак, если самолет медленнее, чем это, он всасывает воздух. Область, из которой он всасывает, начинается такой же большой, как на диаграмме, и имеет форму полусферы. Но по мере увеличения скорости воздух, который нужен двигателю, теперь начинает поступать за счет поступательного движения, поэтому двигателю нужно втягивать воздух только из меньшей полусферы. Итак, когда самолет ускоряется из стационарного состояния, полушарие сжимается. Как только самолет достигает скорости 0,4 Маха, он просто поглощает воздух, находящийся перед двигателем.
@Зак. Таким образом, площадь воздуха, на которую действует двигатель, практически равна нулю. Теперь, когда самолет продолжает увеличивать скорость, воздух эффективно замедляется во впускном отверстии, не ускоряясь больше. Теперь скорость вперед обеспечивает больше воздуха, чем требуется двигателю, диаметр цилиндра воздуха перед двигателем, который проглатывается, уменьшается в диаметре. Впускное отверстие пропускает воздух, а двигатель фактически выталкивает часть воздуха из впускного отверстия. Воздух замедляется, когда он входит во впускное отверстие, и давление воздуха на впуске возрастает. Надеюсь, это поможет.
Как влияет на опасную зону входного отверстия реактивного двигателя в воздухе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v