Сколько энергии потребляет турбовентиляторный двигатель для питания собственного компрессора?

Какой процент мощности двигателя современного коммерческого авиалайнера используется для питания собственного компрессора, канального вентилятора и других вспомогательных устройств, таких как кондиционер и т. д.? Может быть, это невозможно рассчитать с точностью, но я ищу хотя бы приблизительную цифру.

Ответы (1)

Чтобы ответить на этот вопрос, лучше всего начать с работы сжатия, которую необходимо совершить над воздухом, проходящим через двигатель. Если вы просто хотите узнать, какая мощность требуется для работы вентилятора пассажирского самолета среднего размера, вы можете посмотреть на промышленные установки Rolls -Royce RB-211 , две из которых приводят в действие Boeing 757 и четыре — Boeing 747. -200. Электрическая мощность поступает непосредственно от турбины низкого давления, которая приводит в действие вентилятор в двигателе авиалайнера, и составляет до 32 МВт для RB-211 (после потерь выработки).

Теперь к основному компрессору: если мы предположим, что между газом и окружающей средой не происходит теплообмена, мы можем использовать формулы для адиабатического процесса , представленные в Википедии. Приведенный пример на самом деле хорошо подходит для двигателя RB-211-535 или EJ-200:

Исходное состояние (индекс 0): 27°C/300 K и 1 бар/100 кПа

Конечное состояние (Индекс 1): 477°C/751 K и 25 бар/2500 кПа, 10% от начального объема.

Когда мы используем эту страницу Википедии , мы получаем:

Вт знак равно κ ⋅ р ⋅ ( Т 1 − Т 0 ) κ − 1 знак равно κ ⋅ р ⋅ Т 0 κ − 1 ⋅ ( ( п 1 п 0 ) κ − 1 κ − 1 )

куда р = 287 Дж к грамм К газовая постоянная и κ = 1,4 для двухатомных газов, таких как азот и кислород. В 0 1 кг воздуха составляет 0,84 м³ и В 1 составляет 0,084 м³. Результат Вт = 454 кДж на кг воздуха, и теперь это значение нужно умножить на массовый расход. Для RB-211 я нахожу данные о массовом расходе только для промышленных применений, когда двигатель работает при пониженной степени сжатия, но я буду использовать значения 203–212 кг/с в любом случае, потому что они соответствуют начальным данным давления и температуры моего примера. В результате мощность двигателя класса тяги 200 кН составляет порядка 95 МВт .

Учитывая, что приведенные выше уравнения относятся к идеальному случаю без трения, реальная потребность в мощности, вероятно, будет на 10–20 % выше. Однако на высоте плотность воздуха составляет лишь четверть от плотности на уровне моря, поэтому мощность, необходимая для компрессора, также составляет лишь четверть.

Для соразмерности нужна еще и скорость полета: при 240 м/с тяга 50 кН на высоте переводится в 12 МВт тяговой мощности, так что мощность компрессора при тех же условиях в два раза выше.

Я немного сбит с толку. Итак, какой процент от его общей мощности используется для его питания?
Если я понимаю аргументацию, цифра 95 МВт - это то, что нужно для компрессора на 200 кН. При скорости 240 м/с 50 кН доверия переводятся в 12 МВт тяги, поэтому 200 кН — это 48 МВт тяги. Это означает, что процентное соотношение при 240 м/с составляет 95/(95+48), что составляет 2/3, 66,4%.
@MSalters: Нет, 200 кН невозможно на скорости 0,85 Маха. Мощность зависит от скорости (тяга х скорость). Мощность компрессора ок. 24 кВт при 0,85 Маха (здесь пренебрегают предварительным сжатием!), что объясняет меньший расход топлива на высоте и на полном газу. Но процент все равно одинаковый.
Но на самом деле эти 66% реконвертируются большей частью в ускоренный воздух, который вентилятором обходит ядро. Было бы интересно узнать, какая часть энергии сгорания используется не для ускорения холодного потока, а для перемещения аксессуаров, повышения давления отбираемого воздуха или противодействия внутреннему трению. Я думаю, что это дух вопроса. Но может это уже содержится в ответе, и я неправильно прочитал, не уверен.
@mins: Вообще-то массовый расход только на сердечник (взял с промышленного РБ-211), потому вопрос понял так. Вентилятор будет потреблять еще 10-12 кВт, что соответствует мощности промышленного РБ-211. Его более низкая степень сжатия именно потому, что у него нет вентилятора авиационной версии. Фурнитура редко потребляет больше 10%, а внутреннее трение без реальных цифр угадать очень сложно. С тем, что я нашел в Интернете, я не могу разделить его на более подробные фракции.
Сколько энергии потребляет турбовентиляторный двигатель для питания собственного компрессора?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v