Benefício de uma palheta deswirl para um motor de helicóptero de turbina

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Estou tentando entender o benefício de palhetas deswirl em um motor de helicóptero de turbina. Para estes tipos de motores, a energia cinética do fluxo de escape é essencialmente uma energia desperdiçada. Além disso, elevar a pressão estática no plano de saída deswirling reduzirá a potência de saída do eixo. Então, por que se incomodar?

    
por sam 27.09.2018 / 20:19

2 respostas

Esta é uma pergunta muito boa. No entanto, há um pequeno erro em sua pergunta, o que está causando confusão.

A potência da turbina é determinada pela relação entre a pressão total na turbina (e outros fatores). Veja a fórmula aqui no site da NASA.

$$ W_ {Turbina} = \ eta \ cdot c_p \ cdot T_ {t_4} \ cdot \ left (1-TPR ^ {\ frac {\ gama-1} { \ gamma}} \ right) $$

Onde $$ \ gamma = \ frac {c_p} {c_v} $$

e TPR é a razão de pressão total na turbina: $$ TPR = \ frac {P_ {t_5}} {P_ {t_4}} $$

Em comparação, o empuxo é determinado pela pressão estática . Veja a "equação de empuxo do motor" (a segunda fórmula) nesta página aqui. O empuxo é dado por dois termos ; um devido ao aumento da velocidade da massa, o outro é o termo “pressão axial”, que é devido a área do bico x a diferença na pressão ambiente estática e a saída do bico estática pressão.

De forma simples;

$$ F_ {N} = \ ponto {m} \ cdot (v_e - v_i) + A_j \ cdot (p_ {s_ {saída}} - p_ {s_ {ambiente }}) $$

(Ignorando a massa do combustível, que é muito pequena em comparação com o fluxo de massa de ar, $ \ dot {m} $ ).

Assim, aumentar a pressão estática do bico de escape na sua saída aumenta o impulso do gás de escape, mas não reduz (ou altera) a potência fornecida pela turbina, porque é uma função de < pressão strong> total .

Isso não quer dizer que a quantidade de empuxo que você receberá será muito grande, e vale o peso das palhetas do bocal na saída. Alguns motores de turbina têm, alguns não.

    
28.09.2018 / 11:56

Obrigado pela discussão - Penguin. No entanto, pelas razões abaixo, não estou convencido de sua explicação.

A fórmula para potência de turbina que você cita é para um motor turbofan. Para um motor de turbina, onde a energia cinética de saída é desperdiçada, a relação de pressão e a eficiência usada é total para sair estática. Além disso, na sua equação de empuxo acima, você está assumindo que o plano normal para o plano de saída do duto está na direção de vôo, o que pode ou não ser verdade. Freqüentemente, esses dutos são virados para cima, para os lados, etc. e, nesses casos, o aumento da pressão estática não aumentará o empuxo.

Ainda com prejuízo de como estas palhetas anti-redemoinho funcionam para motores de eixo turbo.

Sam

    
07.10.2018 / 04:11