Почему газотурбинные двигатели так долго раскручиваются?

Я не инженер (что, возможно, лучше подходит для ответа на этот вопрос), так что это из упрощенных вещей, которыми кормят пилотов:

Реактивным двигателям требуется гораздо больше времени для раскрутки (т.е. увеличения числа оборотов в минуту), чем поршневым двигателям, особенно при низких оборотах из-за соотношения давлений/увеличенного воздушного потока, необходимого для предотвращения остановки/скачков/взрыва компрессора каждый раз при изменении настроек мощности.

Цикл (упрощенного) реактивного двигателя содержит компрессор, который нагнетает воздух в камеру сгорания, где он сгорает, а затем выдувает заднюю часть, вращая турбину, которая перемещает компрессор из того места, откуда мы начали.

Если вы «добавите больше мощности» (т. е. вложите больше топлива), потребуется некоторое время, чтобы это дополнительное топливо произвело большую тягу, что, в свою очередь, требует времени для ускорения турбины, что заставит компрессор вращаться быстрее, что, в конечном итоге, приведет к увеличению тяги. больше сжатого воздуха в камеру сгорания, чтобы использовать все дополнительное топливо, которое вы залили на шаге 1.

Внезапное добавление мощности повысит давление в камере сгорания настолько, что воздух, находящийся «вверх по потоку» (то есть все еще в компрессоре), не захочет продвигаться вперед. Дополнительному давлению в камере сгорания не хватило времени, чтобы раскрутить турбину, поэтому теперь компрессору не хватает мощности, чтобы продолжать «проталкивать» сжатый воздух в камеру сгорания. Воздух начинает течь в обратном направлении (то есть из камеры сгорания в компрессор), двигатель дергается, хрен рушится.

Так что есть задержка (электроника в наши дни, пилоты могут нажимать на рычаги доверия так быстро, как им нравится), когда двигатели работают на низких оборотах, FADEC только добавляет немного дополнительного топлива, ждет, пока воздушный поток стабилизируется, а затем добавляет еще немного и так далее.

Я думаю, что приведенный ниже график может объяснить это. Каждый раз, когда вы меняете число оборотов в минуту, вы увеличиваете коэффициент давления (т. е. перемещаетесь вверх по графику), затем вы немного ждете, пока увеличится массовый расход воздуха (т. е. перемещаетесь вправо). Если вы слишком сильно увеличите коэффициент давления, без сопутствующего массового расхода (который занимает некоторое время из-за инерции) вы войдете в линию помпажа.

То же самое происходит и при опускании катушки, хотя и более плавно.

Сравните это с поршневым двигателем, в котором вы помещаете в цилиндр больше воздушно-газовой смеси, это создает больший удар, ускоряет поршень быстрее, и уже на следующем цикле поршня вы теоретически можете получить максимальную мощность.

Машинист здесь.

По сути, это связано с тем, что газотурбинные двигатели используют заряд компрессора для проталкивания выхлопных газов из камеры сгорания через лопатки турбины. Слишком быстрое повышение давления в камере сгорания может оттеснить поток со стороны компрессора, что приведет к остановке двигателя и, вероятно, к повреждению лопаток компрессора.

В поршневом двигателе мощность создается (в основном) отдельными тактами. Быстрое увеличение давления во время рабочего такта не будет отталкивать впускной заряд, поскольку впускные клапаны для этого цилиндра в это время будут закрыты.

Импульс задается:

Выполненная работа определяется:

Выполненная работа измеряется в ваттах, определяемых как джоули в секунду.

Зная это, можно увидеть, как поведет себя батарея при большей нагрузке.

Реактивный двигатель имеет большую массу и должен развивать более высокую скорость. Работа, проделанная для этого, также увеличится, поскольку более мощная батарея будет совершать больше оборотов. Дело в том, что это не пропорционально большая батарея. Если бы вы снабдили реактивные самолеты действительно мощной батареей, проделанная работа была бы огромной, и за очень короткое время (высокая мощность) было бы приложено много силы, так что он запускался бы за то же время, что и винт. Однако это было бы очень неэффективно с точки зрения энергии (из-за нагрева), поэтому лучше всего использовать батарею меньшего размера для запуска в течение более длительного периода времени.