Como a área de perigo da entrada do motor a jato é afetada quando está no ar?

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A Boeing publicou áreas de risco de motores, conforme mostrado abaixo:

Estou curioso para saber como a área de perigo é afetada quando a aeronave está em vôo, já que o motor a jato ainda é vulnerável a danos por objetos estranhos.

  1. Assumindo condições de potência ociosa a 10000 pés (ou apenas no ar em geral), as zonas de perigo são as mesmas que no solo? Se não, haveria uma maneira de calcular isso?

  2. Conhecendo a zona de perigo tanto para a energia ociosa quanto para a potência máxima, seria possível calcular a distância da zona de perigo para diferentes configurações de energia? Por exemplo. 50% N1.

por Zack 06.10.2017 / 20:11

1 resposta

Vamos supor que o A320 seja alimentado por mecanismos V2500, uma das opções para ele. Este motor tem um fluxo de massa de ar de 355 kg / s. Ao nível do mar, a densidade do ar é de 1,225 kg por m3 cúbico. Assim, 355 kg / s = 355 / 1.225 = 290 m3 / s cúbicos.

Agora, vamos supor que a aeronave ainda está no nível do mar, mas agora em Mach 0.8 (irrealista, mas vamos corrigir isso em seguida). O diâmetro do ventilador é de 1,6 m, o que dá uma área de admissão de 2,0 m². Além disso, Mn 0,8 a 0 pés é 272m / s. Assim, a cada segundo, a entrada varre um volume de 272 x 2,0 = 544 m3 cúbicos. Mas, o motor só precisa de 290 cúbicos / m de ar, por segundo assumindo que a densidade do ar na entrada seja a mesma que o ar que circunda a aeronave . Portanto, o diâmetro de um tubo aerodinâmico do ar de admissão será realmente menor que o diâmetro da entrada do motor. Será a área que varre 290 m3 / s em 272m / s = 290/272 = 1,07 m2, ou um diâmetro de 1,17m, não 1,6m.

Basicamente, o mecanismo leva o fluxo de ar que quer , não o que a área de admissão x velocidade de avanço fornece. Se o motor quiser mais (por exemplo, quando a velocidade da aeronave estiver baixa ou estacionária, mas a rotação do motor for alta, como no início do rolo de decolagem), o motor extrairá ar de uma grande área em frente ao motor. (conforme o diagrama das condições máximas de decolagem). Por outro lado, quando a aeronave está em alta velocidade, e o motor afogando, a entrada irá derramar o excesso de ar que está fornecendo (causando arrasto de derramamento).

Agora, vamos corrigir o fato de que a aeronave não pode fazer Mn 0.8 ao nível do mar. Vamos fazer o cálculo a 35.000 pés (10.700m). Aqui, a densidade do ar é de 0,38 kg por m3 cúbico, e a pressão e a temperatura são de 3,46 psi e 219 Kelvin (-54 ° C). ), comparado com 14.7psi e 288 Kelvin (15C) ao nível do mar. Assim, nossos 355 kg / s, que na verdade é um fluxo de ar corrigido, é um fluxo de ar físico (real) de 95,8 kg / s a 35.000 pés uma vez que theta = 219/288 = 0,76 e delta = 3,46 / 14,7 = 0,235. Agora, 95,8 kg / s a 0,38 kg / m3 cúbicos = 252 m3 cúbicos por segundo. Além disso, Mn 0,8 a 35.000 pés é agora 237m / s, não 272 como era no nível do selo. Assim, a cada segundo a área de entrada de 2 metros quadrados está varrendo 2 x 237 = 474 m³ cúbicos por segundo. Mas nós só queremos varrer 252, portanto, precisamos encontrar o diâmetro de um tubo aerodinâmico que causará isso, a 237m / s. Portanto, precisamos de uma área de 252/237 = 1,06 metros quadrados, que ocorre com um diâmetro de 1,16m. Isso se compara ao diâmetro físico de entrada de 1,6 m.

Assim, em Mn 0,8, 35.000ft, potência máxima, a área verde na entrada do motor é agora um tubo de 1,16m de diâmetro, que se estende na frente da aeronave. Até que ponto isso se estende, depende como sugerido, em que tempo de reação é necessário para a aeronave manobrar para longe de um obstáculo nessa região, ou para o objeto (um pássaro?) Manobrar fora do caminho da aeronave.

O número exato de 1,16 é questionável, pois a suposição de que a densidade do ar na entrada não muda do ar circundante não é inteiramente realista. Mas o resultado geral, acredito, é razoável.

    
07.10.2017 / 12:48