Um motor GE90-115 poderia gerar sucção suficiente para ingerir um veículo de passageiros típico?

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Todos nós sabemos que um avião a jato pode gerar explosão suficiente por trás dele para movimentar carros, aviões leves e até mesmo as ocasionais ônibus escolar, e também pode gerar sucção suficiente para inalar (e destruir imediatamente) equipes de terra incautos.

No entanto, se uma pessoa tola no chão dirigisse um carro (suponha que seja um carro de passeio típico com exatamente o peso de 1 ton) na área de risco de admissão de um motor GE90-115 durante uma subida de potência, esse motor geraria sucção suficiente para escolher o carro para cima e tentar ingeri-lo? Ou eles teriam que chegar tão perto da ingestão que perceberiam que seria melhor apertar o pedal e sair de Dodge antes de fazer uma última e mais infeliz viagem?

por UnrecognizedFallingObject 15.09.2016 / 04:17

1 resposta

Provavelmente, essa pergunta seria melhor respondida por um aerodinâmico de automóveis, portanto, desconfie de minhas suposições. Felizmente, posso pelo menos descrever como obter uma estimativa aproximada.

Supondo que um "carro de passageiro típico" seja menos simplificado lateralmente do que longitudinalmente, vamos considerar um carro cruzando ortogonalmente à corrente de ar de admissão do motor. Suponha também que o ar de admissão só gere uma força no carro apontada para o centro da entrada, paralela ao solo e baixa o suficiente para não tombar o carro (isso pode não ser uma boa suposição, pois os ventos laterais podem gerar outra aerodinâmica) forças em um carro, especialmente se ele estiver se movendo para frente ou para trás).

O problema então se reduz basicamente a superar o atrito entre os pneus e a superfície sobre a qual repousam; vamos assumir que é concreto. Podemos começar na entrada, porque se o motor não puder mover o carro para lá, ele não poderá movê-lo para qualquer lugar da área de risco de admissão.

Aqui está uma papel útil (se estiver interpretando corretamente) que determinou experimentalmente alguns coeficientes dimensionais de vento lateral $ K $ para veículos típicos em uma situação algo análoga. É um pouco estranho usar um coeficiente dimensional (e obrigado a Koyovis por apontar isso; sempre verifique suas unidades!), Mas com algumas conversão de unidades nós podemos fazer isso funcionar. Vamos considerar $ K = .003 (239.6) =. 7188 \; \ mathrm {kg / m ^ 3} $ como um valor típico. A força lateral em nosso carro é, portanto, \ begin {equação} F = KAV ^ 2 \, \ text {,} \ end {equation} em que $ A $ é a área voltada para o fluxo e $ V $ é a velocidade do ar. Digamos que um bom valor para a área de um carro seja $ 5 \; \ mathrm {m ^ 2} $ com base em esse cálculo de esses números.

A taxa de fluxo de massa $ \ dot {m} $ de um GE90 a pressão máxima é $ 1350 \; \ mathrm {kg / s} $ e o raio de entrada $ R $ é $ 1.562 \; \ mathrm {m} $. Tomando uma densidade de ar padrão de $ 1.225 \; \ mathrm {kg / m ^ 3} $, \ begin {equação} V = \ frac {\ ponto {m}} {\ rho \ pi R ^ 2} = 144 \; \ mathrm {\ frac {m} {s}} \ end {equation} ou cerca de 320 mph.

Você especificou um $ M $ em massa de $ 907.185 \; \ mathrm {kg} $, portanto usaremos isso. O coeficiente de atrito estático $ \ mu $ entre concreto seco e borracha é de cerca de $ .75 $. Portanto, a força que precisamos superar é \ begin {equação} f = \ mu Mg = 6675 \; \ mathrm {N \ ,.} \ end {equation} Enquanto isso, assumindo que toda a área lateral do carro esteja exposta ao máximo velocidade do ar, \ begin {equação} F = KAV ^ 2 = 74525 \; \ mathrm {N \ ,.} \ end {equação}

Portanto, de acordo com nossas suposições, o motor tem sucção mais que suficiente para ingerir nosso carro na entrada. No entanto, acho que uma massa mais realista $ M $ é de cerca de $ 1270 \; \ mathrm {kg} $, que gera \ begin {equation} f = \ mu Mg = 9344 \; \ mathrm {N \ ,,} \ end {equação}, que ainda está muito abaixo do que o mecanismo produz.

Portanto, determinamos que, na entrada, o motor deve ser capaz de sugar um carro. Mas e toda a zona de risco? Calculamos a velocidade de entrada bem na borda da barquinha, mas a área sobre a qual o motor aspira ar é muito, muito maior até polegadas da entrada, visto que as zonas de perigo estender atrás dele. Assim, a uma distância igual à largura de um carro típico, a velocidade será um pouco menor. Vamos modelar a área de sucção aumentada como um semicírculo com um raio $ R_0 $ que se estende do ponto no chão diretamente abaixo do cubo do ventilador.

Primeiro, vamos calcular a velocidade real do fluxo de ar necessária para mover o carro kg do 1270: \ begin {equation} V_0 = \ sqrt {\ frac {f} {AK}} = 51 \; \ mathrm {\ frac {m} {s} } \ ,. \ end {equação}

Agora, podemos calcular $ R_0 $ com base nessa velocidade: \ begin {equation} R_0 = \ sqrt {\ frac {2 \ dot {m}} {\ pi \ rho V_0}} = 3.7 \; \ mathrm {m} \, \ end {equação}

ou cerca de pés 12. A zona de risco de entrada para o CFM56 muito menor possui raio maior que isso. Portanto, se assumirmos que todo o ar que entra no motor vem da área de risco e negligenciamos a área de risco presumivelmente aumentada para o GE90 (bastante conservador), nosso carro continuará funcionando bem, a menos que esteja na entrada. Assim, "eles teriam que chegar tão perto da ingestão que perceberiam que seria melhor apertar o pedal e sair de Dodge antes de fazer uma última e mais infeliz viagem?" eu digo sim.

No entanto, porque veículos em jateamento tendem a ficar tombou e levantou do chão, um simples problema de estática provavelmente não é o melhor modelo, mas não tenho experiência suficiente em aerodinâmica de automóveis para resolver o problema de dinâmica total.

14.07.2017 / 03:08