Que fração de entrada de ar se torna sangrar ar em motores de avião?

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Turbinas a gás normalmente sangram o ar dos últimos estágios do compressor. Parte deste ar ultrapassa a câmara de combustão e é expandida através da turbina para evitar que as lâminas fiquem muito quentes. Acredito que o ar de sangria também é usado para fornecer controle hidráulico dos sistemas de controle e também para serviços públicos como ar condicionado e geração de eletricidade.

Estou interessado em saber quanto da entrada de ar para o compressor de turbina a gás se torna ar de sangria. Também estou interessado em saber quanto deste ar de sangria vai para cada aplicação, por ex. Utilidades vs. resfriamento da turbina vs. controle hidráulico.

Eu suspeito que isso varia um pouco, então eu estou mais interessado em saber como isso ocorre em aviões maiores que normalmente voam longos vôos internacionais.

    
por Dylan Cleaver 16.08.2017 / 12:29

1 resposta

De fato, cerca de 1-2% do ar comprimido é liberado para resfriamento dos discos da turbina e das raízes da lâmina. Quando as temperaturas de entrada da turbina são superiores a 1350 K, as pás da turbina também devem ser resfriadas internamente, e até 15% do ar do compressor pode ser necessário como ar purgado para resfriamento. Fonte

O ar de sangria também é usado para sistemas de aeronaves. Se pegarmos um avião comercial típico como o B737NG, o ar comprimido pode ser fornecido pelos motores, pela APU ou por um gráfico de ar externo, e é usado para as seguintes finalidades:

  • Ar condicionado & pressurização de cabine, ambas sujeitas a normas de qualidade regulamentares.
  • Wing & anti-gelo térmico do motor
  • Início do mecanismo
  • Pressurização do reservatório hidráulico. Os reservatórios são pressurizados para garantir que o combustível hidráulico atinja as bombas hidráulicas.
  • Pressurização do tanque de água

O ar comprimido é derivado do 5º e / ou 9º estágio do compressor do motor. O suprimento de ar é regulado de acordo com a demanda e varia de acordo com a fase de vôo - durante os estágios de voo com potência do motor relativamente alta (decolagem, subida, a maioria dos cruzeiros). Durante condições de baixa potência do motor, como aproximação e aterrissagem, o ar comprimido do 9º estágio também é usado para os sistemas pneumáticos. Este ar está sob maior pressão e mais quente que o ar do 5º estágio.

Exatamente quanto ar de sangria é usado para os sistemas é difícil de obter uma referência, mas aqui está uma estimativa para o CFM56- 7B18 :

  • Razão de desvio = 5,5: 1, Fluxo de massa de ar = 307 kg / s = > fluxo quente = 307 / 5,5 = 55,8 kg / s
  • Os sistemas de ar da cabine atualizam todo o volume da cabine a cada 2 ou 3 minutos. Vamos levar 2 minutos, sem recirculação.
  • O volume interno de um 737NG é de cerca de 400 $ m ^ 3 $ (da largura da fuselagem e comprimento de um -800).
  • Densidade do ar = 0,94 kg / $ m ^ 3 $ (vamos levar as condições do cruzeiro, densidade do ar da cabine a 2.000 m)
  • Fluxo do ar condicionado = 400 * 0,94 / 120 = 3,1 kg / s

Existem dois motores, pelo que a percentagem de fluxo utilizada para o ar condicionado e a pressurização seria de 3,1 / (2 * 55,8) = 2,8% no máximo. Por favor, note novamente que este é um valor de ROM que eu irei de bom grado desistir de uma referência oficial.

Como verificação de magnitude: os APU A brochura menciona 154 libras de ar por minuto = 1,16 kg / s para controle ambiental e partida do motor. A APU pode fornecer ar condicionado no solo sem que os motores funcionem, de modo que seria a ordem correta de magnitude.

Estimativa final: o ar de sangria para ar condicionado está entre 1 e 3 kg / s é de cerca de 1 a 3% por motor.

O ar sangria não é usado para:

  • Geração de energia hidráulica. As bombas hidráulicas são bombas acionadas pelo motor (através de uma caixa de engrenagens) e bombas elétricas, alimentadas pelo sistema AC
  • Geração de energia elétrica. Isso é fornecido pelos Geradores de Drive Integrados, de um gerador na APU e das baterias através de um inversor.

Fonte: trabalho próprio de cursos de treinamento de pilotos on-line de código aberto.

    
16.08.2017 / 15:39