Почему степень двухконтурности турбовинтового двигателя выше, чем у турбовентиляторного?

Когда я сталкиваюсь с турбовинтовыми, автор всегда упоминает, что у них степень двухконтурности выше, чем у ТРДД, но никто не объясняет причину этого.

Итак, степень двухконтурности выше из-за большего радиуса диска турбовинтового двигателя или из-за меньшего потока воздуха через сердечник или из-за комбинации того и другого?

Если это происходит только из-за меньшего потока воздуха внутри активной зоны, то у них все еще может быть более высокая степень двухконтурности в ТРДД, верно? (Поскольку усовершенствованный ТРДД из-за гондолы производит меньше шума)

Когда вы говорите «винтовой», вы имеете в виду поршневой двигатель, турбовинтовой или и то, и другое?
Я никогда не слышал, чтобы кто-нибудь говорил о коэффициенте байпаса в отношении винта. Отношение представляет собой количество всасываемого воздуха, который не попадает в сердцевину, и количество воздуха, которое попадает. Без воздуховодной системы я не знаю, сможете ли вы действительно получить количество воздуха через пропеллер.
Связанный: Аспект скорости вращения вентилятора / пропеллера разработан в ответе на вопрос Можно ли управлять турбовинтовым двигателем напрямую от реактивного двигателя без коробки передач?
Кажется, я припоминаю, что большая разница между ними заключается в том, что пропеллер, как правило, больше, чем вентилятор, но пропеллер также имеет эффект, когда не только воздух, проходящий через пропеллер, увеличивает тягу, но и воздух, непосредственно окружающий его. опора тоже. Я полагаю, что этот дополнительный воздух включен в расчет BPR, но я не могу вспомнить название эффекта.

Ответы (2)

Коэффициент байпаса - это отношение общего потока к основному потоку (который в конечном итоге проходит через камеру сгорания). Общий поток - это либо поток, захваченный впускным отверстием, либо проходящий через диск гребного винта. Даже для поршневых самолетов можно определить степень двухконтурности, если интерпретировать воздух, проходящий через цилиндры, как основной поток.

Турбовентиляторный двигатель, по сути, использует закрытый пропеллер с высокой прочностью (или коэффициентом активности), который помогает максимально ускорить поток через него. Он должен создавать наибольшую тягу из ограниченного объема воздуха, захваченного воздухозаборником кожуха. Ограничение необходимо для ограничения скорости вращения вентилятора, а также общего размера и сопротивления кожуха.

Гребные винты, с другой стороны, ускоряют больший поток за счет меньшего, и для этого им необходимо покрывать меньшую часть диска гребного винта. Чтобы поддерживать постоянную тягу, в ускорение необходимо вовлекать больший массовый расход.

График удельного расхода топлива по тяге в зависимости от степени двухконтурности

График удельного расхода топлива по тяге в фунтах топлива на фунт тяги в час для различных двигателей в зависимости от логарифма их степени двухконтурности ( источник изображения ).

Сравнение имеет смысл только в том случае, если мы рассмотрим один и тот же основной компонент: если турбовентиляторный и турбовинтовой двигатели используют одни и те же компоненты высокого давления. Одним из примеров могут быть Rolls-Royce/Allison 2100 и Rolls-Royce/Allison 3007 . Википедия дает массовый расход 3007 как 109 - 127 кг/с, но не дает информации для 2100. Используя максимальную скорость полета Alenia C-27J 167 м/с и диаметр его винта 4,15 м, мы можем найти нижняя граница массового расхода через один из его винтов, если мы сделаем героическое предположение, что максимальная скорость достигается на высоте 25000 футов (7620 м), где плотность воздуха составляет 0,55 кг/м³.

Массовый расход через пропеллер одного 2100 составляет не менее 1242,4 кг/с, что примерно в десять раз больше, чем у 3007. Массовый поток через сердечник одинаков, поскольку оба двигателя имеют одну и ту же горячую секцию. Статическая тяга модели 2100 выше, чем у модели 3007, но быстрее падает с ростом скорости, поэтому на высокой скорости модель 3007 создает большую тягу.

Я сомневаюсь. Если массовый расход через ТРД ограничен из-за кожуха, и это является причиной более низкой степени двухконтурности (чем пропеллера), почему бы нам не снять этот обычный кожух и не установить кожух, который начинается только с диска вентилятора (больше похоже на канальный вентилятор). а воздуховод доходит до заднего патрубка)?
@Selva: Нет, кожух помогает сделать поток однородным. Без него вентилятор нельзя было бы максимально оптимизировать, и тяга на лобовую площадь должна была бы быть меньше. Часть перед лицом вентилятора является наиболее важной. Может быть, этот ответ поможет. Или этот ответ .
Спасибо за ответ, и я извиняюсь за то, что задаю слишком много вопросов. Википедия говорит, что RR2100 имеет диаметр 28,7 дюйма, а RR3007 — 38,5 дюйма. Итак, очевидно, что 2100 имеет меньший диаметр (верно?). Тогда в чем причина более высокого массового расхода в 2100 году (это из-за твердости?). Более того, после прочтения других ваших ответов у меня появилось новое сомнение. Почему вентилятор в ТРДД имеет большую тягу, чем винт? Разве не должно быть наоборот? Потому что ТРДД тоже создает тягу от реактивной.
@Selva: для коэффициента байпаса 5: 1 в 3007 требуется вентилятор, в то время как в 2100 вместо него есть дополнительная ступень компрессора, размер которой рассчитан только на основной поток. Вентилятор похож на пропеллер, но тогда у 2100 диаметр будет 4,15 м. Тяга зависит от скорости, и в большей степени для пропеллера, чем для реактивного двигателя. Если посмотреть на статическую тягу (на нулевой скорости), то у 2100 больше. Когда я говорю в другом ответе, что вентилятор имеет большую тягу, чем опора, я имею в виду это на единицу площади.
Ой. Получил это сейчас. Еще раз большое спасибо за ответ :)

При проектировании вентилятора существует ограничение: скорость на конце не должна достигать звуковых условий. По сути, это означает, что в основном скорость вращения умножается на диаметр лезвия. Так что... при тех же условиях расчетным условием будет фактор частоты вращения и диаметра лопасти.

Это предполагает 2 различных дизайнерских решения:

  • Мы проектируем вентилятор, который напрямую подключается к турбине. Таким образом, более высокая скорость вращения вентилятора, но меньший диаметр лопасти.
  • Устанавливаем редуктор, так мы уменьшаем скорость вращения вентилятора и можем увеличить диаметр.

Это упрощение, но по существу первый называется турбовентиляторным, а второй турбовинтовым.

По своей конструкции турбовинтовой двигатель будет иметь больший диаметр и, следовательно, более высокую степень двухконтурности, но будет иметь тяжелый редуктор. Итак... у нас есть обмен.

Вот почему некоторые низколетящие дозвуковые самолеты предпочитают турбовинтовой двигатель турбореактивному.

Наконечники вентиляторов довольно регулярно выходят на сверхзвук
Почему степень двухконтурности турбовинтового двигателя выше, чем у турбовентиляторного?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v