Что такое ПВРД?

Что такое ПВРД? Он использовался на SR-71 Blackbird?

введите описание изображения здесь

а двигатели SR-71 не прямоточные: en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney_J58
Если вы хотите показать прямоточный воздушно-реактивный двигатель, выберите Д-21 . В качестве двигателя использовался Marquardt RJ-43, настоящий прямоточный воздушно-реактивный двигатель. SR-71 - менее подходящий пример.
Двигатели SR-71 не являются чистыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями (которые не могут работать ниже определенной скорости, потому что нет механического механизма сжатия), но на максимальной скорости функция, называемая байпасом стравливания компрессора, отводит часть воздушного потока ступени компрессора непосредственно в камеру дожигания вместо того, чтобы через турбореактивный двигатель. Это охлаждает форсажную камеру, обеспечивая длительную работу, и повышает эффективность самой форсажной камеры, делая ее доминирующей частью двигателя, создающей тягу. Поскольку этот перепускной воздух напрямую заправляет топливом камеру дожигания, J58 называют «частичным прямоточным воздушно-реактивным двигателем».

Ответы (4)

Реактивный двигатель сжимает воздух, нагревает его, смешивая с топливом и сжигая, и выпускает нагретый воздух в конце, где он разгоняется до скорости, превышающей начальную, в сужающемся-расширяющемся сопле , поскольку плотность нагретого газа равна ниже, поэтому требуется больший объем при том же давлении.

Преобразовывая кинетическую энергию потока в давление (потенциальную энергию), воздухозаборник создает воздух высокого давления для питания двигателя. Это называется восстановлением давления и увеличивается пропорционально квадрату скорости потока. См. ниже график: это дает давление 1 при 0,5 Маха, что является высокой скоростью потока вблизи поверхности компрессора на впуске реактивного двигателя.

коэффициент восстановления давления по числу Маха

Обратите внимание, что в статических условиях воздух необходимо ускорять, поэтому давление на входе составляет всего 84% от давления окружающей среды, а при 0,85 Маха, максимальной скорости авиалайнеров, давление на входе в 1,37 раза превышает давление окружающей среды. А вот на сверхзвуковой скорости дела идут совсем неплохо: восстановление давления у « Конкорда » составляло уже 6 при 2,0 Маха, а у SR-71 — 40 при 3,2 Маха. Если вам нужен более математический подход, уравнение изоэнтропического сжатия дает:

п 0 знак равно п ∞ ⋅ ( 1,2 ⋅ М а 2 ) 3,5 ( 1 + 5 6 ⋅ ( М а 2 − 1 ) ) 2,5
Нечетные показатели связаны с отношением удельных теплоемкостей κ воздуха. 3.5 на самом деле κ κ − 1 а 2,5 это 1 κ − 1 . Реальные степени сжатия немного ниже, чем при идеальном изэнтропическом сжатии из-за трения, но ненамного.

Точное уравнение, используемое для приведенного выше графика, получено путем прямого расчета отношения к числу Маха на впуске, на этот раз с κ = 1,405:

п я н т а к е п ∞ знак равно ( 0,2025 ⋅ М а 2 ⋅ ( 1 − ( М а я н т а к е М а ∞ ) 2 ) + 1 ) 3.469

Таким образом, вы уже получаете степень сжатия раннего турбореактивного двигателя J-47 на уровне 2 Маха , а у современного турбовентиляторного двигателя GE90 — на уровне 3,2 Маха. Кроме того, нет особого смысла усложнять двигатель турбонаддувом — пусть давление на цилиндр дает вам компрессию для создания тяги. Однако вам нужно сначала ускорить транспортное средство другими способами, потому что возможная тяга пропорциональна восстановлению давления или квадрату воздушной скорости. Нет скорости, нет тяги!

Возможно, вы читали заявления о том, что J-58 SR-71 был прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Это правда только наполовину . Ниже 2 Маха он работал как обычный турбореактивный двигатель, но у него были перепускные трубы, по которым часть воздуха от четвертой ступени компрессора направлялась вокруг более поздних ступеней компрессора, камер сгорания и турбины непосредственно в камеру дожигания. Теперь часть воздуха сжималась на впуске и подавалась непосредственно в зону горения и через сужающееся-расширяющееся сопло, так что эта часть работала как прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Однако часть воздуха все еще проходила через основной двигатель, поддерживая его работу.

Лучшим примером самолета с прямоточным воздушно-реактивным двигателем является разведывательный беспилотник Lockheed D-21 , в котором для движения использовался прямоточный реактивный двигатель Marquardt RJ-43. Его крейсерская скорость составляла 3,7 Маха, как и 50 лет назад! Смотрите ниже картинку ( источник ).

Lockheed D-21 в статической экспозиции на тележке

Обратите внимание, что тот же трюк, который делает возможным создание прямоточного воздушно-реактивного двигателя, можно использовать для уменьшения сопротивления охлаждения для высокоскоростных поршневых самолетов. Хорошо спроектированный охлаждающий канал замедляет и сжимает входящий воздух и нагревает его, пропуская через радиатор. Нагретый воздух имеет более высокую скорость на выходе, что приводит к реактивной тяге, которая может компенсировать сопротивление при охлаждении на более высоких скоростях. Республика XF-12 , очень недооцененная конструкция, образцово использовала эту технику.

Для тех, кто занимается поэзией среди нас, не могли бы вы объяснить, что означает «восстановление давления»? Спасибо!
Размышляя еще немного о вашем заключительном замечании о нагреве воздуха для создания тяги, я подумал об использовании того же подхода на ТРДД. Знаете ли вы, были ли эксперименты с обменом тепла от воздуха после компрессорной ступени к байпасному потоку? Это могло снизить температуру на входе в камеру сгорания, тем самым повысив термодинамическую эффективность ядра струи. Извлеченная энергия может создавать дополнительную тягу за счет нагрева байпасного потока.
@DeltaLima: Интересная концепция! Все, что я помню, это планы сделать что-то подобное на Т-56 для Р-3. В конце концов механическая сложность оказалась слишком большой, поэтому от этой концепции отказались. В вашей идее турбовентилятора горячий и холодный потоки будут рядом друг с другом, поэтому сложность может быть управляемой. Однако вам понадобится большой объем, потому что теплообмен более эффективен при более низкой скорости потока. Я предполагаю, что объемный спрос делает это непрактичным.
Еще одна причина, по которой требуются более низкие скорости, заключается в том, что в противном случае охлаждающий воздух будет иметь все более высокое число Маха. Я не первый, кто задумался об этой концепции, я нашел несколько статей. Для его описания используются слова промежуточное охлаждение и рекуперация. За последние 5 лет над ним была проведена некоторая теоретическая работа, но я смог найти любые практические эксперименты.
Так что вывод я делаю простой: ПВРД = реактивный двигатель без компрессора?
@kevin: … и турбина, да. В основном это реактивный двигатель с впуском, форсажной камерой и кондиционным соплом.
@DeltaLima Существуют экспериментальные двигатели, которые используют топливо (или охлаждающую жидкость) для охлаждения всасываемого воздуха. В основном для различных концепций земля-орбита. Я предполагаю, что для чего-либо еще добавленная масса делает его непрактичным. Подобные проблемы могут блокировать ваше предложение, выигрыш может не стоить того для дозвуковых самолетов. А с исчезновением Concorde почти все летает. Так что Питер почти наверняка прав.
@DeltaLima Разъясняю, почему я говорил о дозвуковой проблеме. Чем больше энергии потребляет двигатель, тем больше возможный прирост. Двигателю с более высокой скоростью выхлопа требуется больше кинетической энергии для той же тяги. Более быстрые самолеты нуждаются в более высокой скорости выхлопа. Таким образом, самолет становится быстрее и может извлечь выгоду из повышения энергоэффективности. Чем медленнее самолет, тем медленнее оптимальная скорость выхлопа, что означает меньше энергии, потребляемой на единицу объема, что снижает выгоду от создания более сложного двигателя для повышения энергоэффективности.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель концептуально является простейшим реактивным двигателем. Это воздуховод, в котором сгорает воздух, создавая горячую струю, обеспечивающую тягу. Он известен как аэротермодинамический воздуховод , поскольку представляет собой не более чем воздуховод, в котором выполняется термодинамический цикл. Они больше не используются для самолетов, так как не могут обеспечить тягу при нулевой воздушной скорости - поскольку у него нет компрессора внутри диффузора, - а современный ТРДД намного эффективнее. Он состоит из диффузора , горелки и сопла , в нем используется динамическое сжатие набегающего воздуха на входе, а затем горячая струя расширяется в сужающемся-расширяющемся сопле, поскольку она является сверхзвуковой.

Такие самолеты, как Blackbird, использовали прямоточный воздушно-реактивный двигатель для достижения более высокой скорости Маха, запуская прямоточный воздушно-реактивный двигатель, когда он уже был дозвуковым.

дрозд не использовал ПВРД
@ Федерико, двигатель P&W J58 был, по сути, прямоточным воздушно-реактивным двигателем, обернутым вокруг турбореактивного двигателя. На высоких скоростях через сердечник турбореактивного двигателя проходило ровно столько воздуха, сколько необходимо для его вращения; большая часть воздуха миновала активную зону на форсажную камеру, которая функционировала как прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
@Davide, прямоточный воздушно-реактивный двигатель - концептуально самый простой реактивный двигатель. На самом деле его создание — это подвиг передовой инженерии.
"Больше не используется"? Это звучит так, как будто они были довольно популярны на заре авиации и потеряли популярность, что даже немного неверно; только нескольким самолетам когда-либо удавалось использовать прямоточный воздушно-реактивный двигатель, и большинство из них были чистыми исследованиями — исследованиями, которые продолжаются и сегодня, хотя обычно это касается ГПВРД.

Взгляните сюда

но короткий ответ

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель, иногда называемый летающим дымоходом или атодидом (аббревиатура от аэротермодинамического воздуховода), представляет собой форму воздушно-реактивного двигателя, который использует поступательное движение двигателя для сжатия поступающего воздуха без осевого компрессора.

Другими словами, он использует создаваемую им тягу для сжатия поступающего воздуха, «вбивая» его в двигатель. Поскольку у них нет возможности втягивать воздух, они не работают в статической (не движущейся вперед) ситуации. Часто они лучше всего работают на сверхзвуковых скоростях. Помимо устройства, используемого для подачи топлива в двигатель, они практически не имеют движущихся частей.

Что делает их более эффективными на более высоких скоростях?
Я недостаточно знаю о них, чтобы комментировать, но это может потребовать отдельного вопроса.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель представляет собой реактивный двигатель, в котором напорное давление воздуха, создаваемое поступательным движением воздушного транспортного средства, используется для сжатия воздуха перед тем, как топливо смешивается с ним и сгорает для создания тяги за счет повышения температуры и давления расширяющихся газов. Это означает, что прямоточный воздушно-реактивный двигатель не может создавать статическую тягу или эффективно работать ниже определенной воздушной скорости. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели обычно предназначены для работы на сверхзвуковых скоростях. ГПВРД или сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель представляет собой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, в котором поток воздуха через секцию сгорания двигателя является сверхзвуковым.

Что такое ПВРД?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v