Правда ли, что двигатели с высокой степенью двухконтурности по своей природе неэффективны на более высоких скоростях?

Потребляемая мощность=Кинетическая энергия=$1/2mv^2$.
Тяга = изменение импульса =$mv$.

Это верно только в том случае, если двигатель полностью эффективен внутри , а воздух все еще находится относительно самолета.

Если воздух движется по отношению к самолету (а двигатель еще вполне работоспособен внутри), то.

Потребляемая мощность=Кинетическая энергия=$\frac{1}{2}mv_e^2 - \frac{1}{2}mv_a^2$"="$\frac{1} {2}m((v_a + v_\Delta)^2 - v_a^2) = \frac{1} {2}m(2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$
Тяга = изменение импульса =$m(v_e-v_a) = mv_\Delta$

Где$v_a$- скорость окружающей среды (относительно самолета),$v_e$- скорость истечения (относительно самолета) и$v_\Delta$это разница между скоростью окружающей среды и скоростью выхлопа ($v_e - v_a$).

Если скорость выхлопа (относительно самолета) меньше скорости окружающей среды (относительно самолета), то у вас отрицательная тяга (иначе сопротивление).

Если скорость выхлопа (относительно самолета) намного больше, чем скорость окружающей среды (относительно самолета), то большая часть мощности тратится впустую (т.$v_\Delta^2$срок больше, чем$2v_av_\Delta$срок)

Если скорость выхлопа лишь немного выше скорости окружающего воздуха, то большая часть мощности уходит на полезную тягу (полезная тяга).$2v_av_\Delta$срок больше, чем$v_\Delta^2$срок)

Что это означает, если бы двигатель был идеально эффективен внутри, тогда преимущества более высокой степени двухконтурности уменьшались бы с увеличением скорости, но все равно было бы небольшое преимущество двигателя с более высокой степенью двухконтурности.

Но это большое значение , если , в частности, мы предполагаем, что вся энергия всасываемого потока улавливается и возвращается в выхлопной поток.

Давайте рассмотрим, что произойдет, если вместо этого мы предположим, что энергия всасываемого потока теряется.

Наше уравнение энергопотребления принимает вид.

Потребляемая мощность=Кинетическая энергия=$\frac{1}{2}mv_e^2$"="$\frac{1} {2}m(v_a + v_\Delta)^2) = \frac{1} {2}m(v_a^2 + 2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$

Для заданной тяги$m$пропорциональна$\frac{1}{v_\Delta}$так что наша цель - свести к минимуму.$\frac{1}{v_\Delta}(v_a^2 + 2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$"="$\frac{v_a^2}{v_\Delta} + 2v_a + v_\Delta$дифференцирование по v_\Delta и установка на 0 дает$-\frac{v_a^2}{v_\Delta^2} + 1$что (учитывая, что v_\Delta должно быть положительным) дает$v_a = v_\Delta$

Рассмотрев оптимистический и пессимитичный случаи, мы можем заключить, что оптимальная скорость истечения для эффективности больше, чем скорость окружающего воздуха (иначе вы бы не создавали тяги), но, вероятно, меньше, чем удвоенная скорость окружающего воздуха.

Во-первых, тяга = ma = mv/s

Далее, какой тип двигателя вы имеете в виду? Выбросьте первый график, это все о тяговой эффективности в зависимости от скорости (пропеллеры, вентиляторы и т. д.), а не об эффективности двигателя.

Учитывая только выхлоп , двигатель должен работать, чтобы вытолкнуть выхлоп. Вот почему ракеты имеют большую тягу в космосе. Также известен как «противодавление». Эффективность будет улучшаться по мере того, как скорость выхлопных газов приближается к скорости набегающего потока (и будет продолжать улучшаться, если скорость набегающего потока больше). Большая расширяющаяся выхлопная труба, выходящая на набегающий поток, помогает снизить противодавление.

Но это нехорошо, если вы пытаетесь использовать выхлоп для создания тяги. Однако с форсунками свободный поток также помогает воздухозаборнику.

Что касается заголовка к вашему вопросу, теперь возьмите первый график и посмотрите на реквизит. «Вентилятор с большим байпасом» имеет ту же проблему, что и пропеллер на более высоких скоростях, это собственное сопротивление диска. К КПД двигателя это не имеет никакого отношения.