Existe um aumento de pressão e mudança de velocidade através de um ventilador e estator de turbofan?

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Eu tenho observado os diagramas de pressão / velocidade / temperatura nos motores a jato. Isso realmente me ajudou a entender os diferentes papéis que o estator / rotor do compressor / turbina e os rotores desempenham, e como eles comprimem e extraem energia do fluxo de gás. Então comecei a pensar no ventilador. Fiz algumas leituras sobre como as hélices geram impulso da mesma forma que as asas, com as áreas de alta e baixa pressão. Minha pergunta é: os ventiladores geram principalmente empuxo semelhante às hélices (ou seja, com as áreas de alta e baixa pressão) ou operam mais como o rotor e o estator, com a interação das lâminas subseqüentes atuando como bicos para aumentar a velocidade?

    
por qwertytam 05.12.2017 / 18:34

1 resposta

A resposta é sim e não .

Na verdade, o impulso é sempre a força que equilibra as forças de pressão em todas as partes de um motor de avião.

Isso significa (esclarecimento no parágrafo seguinte) que tanto a hélice quanto o motor a jato "criam" impulsos com a distribuição de pressão lateral e pressão de sucção das pás. A imagem a seguir do The Jet Engine da Rolls-Royce ilustra bem isso.

Na verdade, o bocal e a turbina criam arrasto, porque as forças de pressão neles não apontam na direção do vôo. (Experimento mental: Imagine que os parafusos do bocal iriam falhar: se o bocal criasse empuxo, ele ficaria preso ao motor. Mas, como se pode imaginar, o bocal voaria para longe da aeronave).

O bocal é necessário para controlar o nível de pressão de todo o motor para permitir que o ciclo de processo do motor funcione corretamente. E por causa dessa ligação, pode-se usar a economia de energia para calcular o empuxo com base no momento de entrada e saída (velocidade) do fluxo de ar.

Olhando para um motor de turbo-ventilador, a resposta permanece a mesma. Do ponto de vista do maquinário do turbo: O ventilador faz as mesmas duas coisas que todo estágio do compressor faz. Duas coisas: adicionando pressão estática e turbilhão. O turbilhão é convertido em pressão nas palhetas-guia, a jusante do ventilador.

Do ponto de vista de empuxo: as pás do ventilador criam o empuxo, as aletas do estator (OGVs) a jusante das pás do ventilador criam arrasto. Mas assim como o compressor e o bocal acima, sem os OGVs, a relação de pressão do ventilador seria menor, assim como o empuxo do ventilador.

Uma parte adicional é necessária: O bocal do bypass. A imagem acima por JAXA ilustra bem isso (pelo menos para o motor moderno instalações) o fluxo de ar de derivação é guiado através de um bico convergente-divergente.

Então, para resumir. Sim há um aumento de pressão (pelo menos localmente) através do rotor e uma mudança de velocidade também. Mas o empuxo (e arrasto) é produzido pelas forças de pressão nas lâminas e palhetas (e em todas as outras partes do motor). E sim a ventoinha funciona de forma muito semelhante a uma configuração de estator de rotor de um compressor. Mas as palhetas em um compressor funcionam como um difusor, reduzindo a velocidade do fluxo. Para manter constante a velocidade do fluxo, o anel tem a forma de um bocal para equilibrar o aumento da densidade.

    
05.12.2017 / 19:34