Por que as pás do motor a jato têm uma forma torcida?

Eu não acho correto dizer que o impulso desejado é o mesmo ao longo de toda a lâmina. Para uma grande lâmina de turbofan como a da sua imagem, a parte externa é projetada para agir mais como uma hélice (eficiente para o desvio de ar) enquanto a parte interna é projetada para agir mais como um compressor (eficiente para o núcleo). Você não está incorreto em afirmar que a torção ajuda a otimizar o ângulo de ataque com a velocidade da seção, mas isso é mais para não quebrar a velocidade do som na ponta do que manter o impulso constante ao longo da lâmina.

Para qualquer mecanismo específico, porém, os blades são altamente otimizados com base em uma incrível quantidade de análises complexas de CFD e túnel de vento para as quais não há resumo simples ou intuitivo. O design de uma lâmina de turbofan é impulsionado por vários fatores, principalmente

• eficiência aerodinâmica,
• eficiência estrutural,
• ruído,
• temperatura,
• vibrações e
• resistência a ataques de pássaros.

Tudo isso entra na forma resultante, mas é improvável que você encontre detalhes que não sejam de propriedade do fabricante e que possam ser analisados por qualquer pessoa. A reviravolta especificamente é apenas outro parâmetro na extensa e complicada otimização.

(seção quente) as pás da turbina são torcidas (na direção do acorde) porque estão utilizando parcialmente o projeto aero-mecânico reativo e o projeto aero-mecânico de impulso. (A lâmina também está torcida na direção radial devido ao fluxo do vórtice. Consulte o último parágrafo da seção de desenvolvimento aqui . Também é mencionado no livro de Frank Whittle, Gasturbine Aerothermodynamics, o livro de Rolls Royce, "O motor a jato" diz em página 50: " O motivo da torção é fazer com que o fluxo de gás do sistema de combustão faça o mesmo trabalho em todas as posições ao longo do comprimento da lâmina e garantir que o fluxo entre no sistema de escape com uma velocidade axial uniforme. ")

Com as pás do ventilador, eu não tenho tanta certeza - acho que sua resposta está no caminho certo (embora seja melhor dizer até mesmo pressão maior do que impulso, embora no final essa pressão se traduz em empuxo), mas se essa fosse a única fator em jogo, eu acho que a forma da lâmina seria um arco suave do hub para a ponta, e esse não é o caso. Normalmente, em uma turbina a gás, o diâmetro externo da caixa do ventilador é relativamente reto, mas o cubo se expande à medida que o ar flui através do ventilador e, em seguida, para o compressor, o ar percorre uma curva. Então, o ar está se movendo em uma direção axial e radial. Isso talvez seja um fator adicional que faz com que as pás do ventilador sejam torcidas. As pás do ventilador e do compressor têm a difícil tarefa de fazer o fluxo de ar na direção do aumento da pressão. A separação do fluxo causará parada, portanto, é necessário tomar cuidado para evitar qualquer distúrbio de fluxo local. O ar também pode sufocar dentro de um compressor, e é por isso que, às vezes, o ar é sangrado dos estágios traseiros para controle de estabilidade. Para evitar asfixia em uma região, o ar precisa ser distribuído uniformemente. (Isso é mais um problema no booster ou HPC do que o fã no entanto). Reduzir o ruído do ventilador é outro requisito.

Nota: Bits em () no 1º parágrafo adicionado na edição subsequente, para incluir feedback nos comentários.