Почему говорят, что тяга реактивного двигателя постоянна по скорости?

Меня просто интересуют некоторые основные факты о полетах. Прочитав довольно «низкоуровневую» книгу «Понимание полета, Дэвид Ф. Андерсон, Скотт Эберхардт), я недавно пришел к следующей диаграмме:

введите описание изображения здесь

Почему тяга реактивного двигателя примерно постоянна со скоростью? В голове все перемешивается следующим образом:

Тяга примерно Ф т "=" м ˙ ( в г а с в а ) , где скорости – это скорость на выходе из сопла и истинная воздушная скорость соответственно.

https://en.wikipedia.org/wiki/Турбореактивный#Net_thrust

Так что параметров действительно много. Какие из них считаются постоянными на правой диаграмме, а какие изменяются? Без этой информации диаграмма кажется мне бессмысленной. По моему наивному мнению, изменение тяги управляется изменением рычага управления двигателем и тем самым изменением содержания топлива в камере сгорания. Допустим, рычаг находится в максимальном или фиксированном положении (что бы это ни значило). Тогда при увеличении скорости множитель в г а с в а становится меньше, если скорость на выходе постоянна.

Таким образом, чтобы иметь ту же тягу, есть три возможности:

  • скорость на выходе увеличивается
  • массовый поток увеличивается
  • оба увеличиваются

Я могу представить, что массовый поток «каким-то образом» увеличивается с увеличением скорости полета (сохраняя постоянный впрыск топлива), поэтому может быть некоторая компенсация фактора скорости. .Но это вся история? Почему полностью отменяется?

При написании этого вопроса возникает другой вопрос:

Для идеального двигателя без потерь полная мощность равна

п т о т "=" 1 2 м ˙ ( в г а с 2 в а 2 ) "=" 1 2 м ˙ ( в г а с в а ) ( в г а с + в а ) "=" Ф т 2 ( в г а с + в а )

Допустим, рычаг включения находится в фиксированном положении. Является ли это положение показателем полной мощности двигателя? Другими словами: постоянна ли общая мощность двигателя, когда рычаг находится в фиксированном положении? Спрашиваю, потому что при допущении постоянной тяги эта формула будет означать, что общая мощность (как и тяговая) тоже должна увеличиваться, потому что при более высоких TAS самолета скорость выхода газов (насколько я понимаю) скорее возрастала бы, чем снижаться. Так что же происходит, когда рычаг управления двигателем находится в фиксированном положении? Может быть, за спиной стоит губернатор, контролирующий тягу? В данном случае правая картинка не имеет никакого значения, так как при увеличении TAS регулятор автоматически впрыскивает больше топлива.

Столько вопросов и по сути ничего не понятно...

увеличение массового расхода и скорости на выходе с увеличением скорости воздуха имеет для меня смысл.
да, это именно то, о чем я прошу.

Ответы (1)

Есть несколько эффектов, которые в сочетании делают постоянную тягу хорошим приближением к дозвуковой скорости.

Тяга создается за счет ускорения рабочей массы в противоположном направлении. Чистая тяга - это разница между импульсом воздуха, идущего к двигателю, и комбинированным импульсом сгоревшего топлива и воздуха, выходящего из двигателя (и воздушного винта, если он установлен), полученная по прошествии времени. Поскольку этот импульс является произведением массы и скорости, вы можете либо разогнать большую массу за счет небольшой разницы скоростей, как это делает пропеллер, либо небольшую массу за счет большой разницы скоростей, как это делает турбореактивный двигатель.

При более быстром полете входной импульс пропеллера быстро увеличивается по сравнению с выходным импульсом, поэтому тяга уменьшается обратно пропорционально скорости . С другой стороны, высокая выходная скорость турбореактивного двигателя приводит лишь к небольшому увеличению входного импульса по сравнению с выходным импульсом при увеличении скорости.

Но если бы это было все, то даже тяга ТРД падала бы при увеличении скорости. Но есть и второй эффект, который позволяет увеличить тягу со скоростью. С квадратом скорости, если быть точным. Это эффект тарана , который помогает предварительно сжимать воздух, поступающий в двигатель. На дозвуковой скорости это почти компенсирует потерю тяги: на низкой скорости растущий входной импульс позволяет немного снизить тягу, но на более высокой дозвуковой скорости эффект тарана становится больше и снова увеличивает тягу, так что постоянная тяга становится хорошей. приближение. Однако на сверхзвуковой скорости эффект тарана становится преобладающим, и тяга растет пропорционально квадрату скорости — до тех пор, пока абсолютное внутреннее давление не станет слишком высоким, чтобы двигатель пришлось дросселировать (или самолету нужно было лететь выше).) или ударные потери на впуске становятся слишком большими и тяга снова падает.