Como a pressão está relacionada à potência em motores turboalimentados?

Supondo que você esteja falando de uma aeronave movida a hélice turbo, sua pergunta realmente facilita a explicação, pois você já identificou as duas partes de sua unidade de força afetadas pelo aumento da altitude (ar mais fino). A quantidade de ar que ele pode respirar e a quantidade de impulso que seu suporte pode gerar.

O turbo cuida apenas da parte da respiração do ar; sim, ele tem tanta potência quanto ao nível do mar, porque o turbocompressor pode comprimir o suficiente do ar fino para alimentá-lo. Não tem problema.

Mas o suporte ainda está girando o ar mais fino, de modo que não consegue a mesma "mordida" que em altitudes mais baixas, sem precisar de RPMs ainda mais altos. Portanto, quando seus RPMs atingem o limite máximo devido a limitações do mecanismo, ou mesmo as dicas ficam supersônicas, é isso, não há mais aumento de impulso disponível.

A questão principal é que o torque no nível do mar está disponível para o motor, mas, à medida que a densidade diminui, as pás da hélice são forçadas a operar em um ângulo cada vez maior (ângulo de ataque local cada vez mais alto) para absorver o torque disponível, para manter o torque disponível. rpm na velocidade definida pelo governador. Isso remove as pás da hélice da faixa AOA mais eficiente, de modo que a eficiência de empuxo da hélice diminui um pouco à medida que o ar diminui.

As combinações de motor / suporte fornecem aproximadamente uma constante poder no fluxo de ar. (Motores a jato provaram aproximadamente uma constante impulso.)

Aqui estão alguns links, se você estiver interessado nesse relacionamento. http://www.srmuniv.ac.in/sites/default/files/downloads

http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/systems/Lab_Notes/airpower.pdf/class10-2012.pdf

http://www.dept.aoe.vt.edu/~lutze/AOE3104/climb.pdf

Potência = força x velocidade, portanto, a potência necessária do motor para manter o vôo nivelado para uma dada condição operacional é arraste x velocidade. Se o mecanismo puder usar tanta energia (com um termo de eficiência para perda na conversão), você poderá manter o nível de vôo. Se o motor puder colocar mais, você poderá converter o excesso de energia disponível em subida. Se você mantiver o arrasto fixo de alguma forma, mas aumentar a velocidade, terá menos energia disponível para subir.

Observe que a velocidade para obter a energia necessária é a sua velocidade em relação à estrutura inercial fixa da massa de ar, e também TAS não IAS.

Agora seu arrasto is uma função de IAS. Sua melhor taxa de subida Vy é em um IAS fixo; portanto, em uma subida em Vy, você vê o mesmo arrasto, independentemente da altitude.

Assim, à medida que você aumenta, a potência necessária apenas para manter o vôo nivelado em Vy aumenta, pois o seu TAS aumenta para o mesmo IAS fixo.

Sua taxa de subida será uma função da diferença entre a potência disponível do motor (fixa, graças à magia da turbocharging) e a potência necessária para o vôo nivelado (aumentando à medida que você aumenta, devido a um TAS mais alto para o mesmo IAS) .

Isso deixa menos excesso de energia disponível para ser convertido na subida à medida que você sobe.