چرا رام جت نیروی رانش خالص به جلو تولید می کند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesamiرهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1622

سپاس: 3160

جنسیت:

تماس:

چرا رام جت نیروی رانش خالص به جلو تولید می کند؟

پست توسط rohamjpl »

بنابراین، هر توضیحی (غیر فنی) در مورد رمجت‌ها که دیده‌ام، در مورد اینکه چگونه ورودی هوای ورودی را قبل از احتراق کند می‌کند و تحت فشار قرار می‌دهد، صحبت می‌کند، اما سپس این واقعیت را بدیهی می‌داند که سوختن سوخت باید نیروی رانش خالص ایجاد کند. چرا؟ چرا گازهای در حال انبساط ایجاد شده در اثر احتراق (از طریق گازها و گرمای اضافه شده) نیرویی به همان اندازه در جهت جلو و جهت عقب ایجاد نمی کنند؟
با علامت * که محل احتراق را نشان می دهد، می توان انتظار داشت که به جای نیروی رانش، نیروی پسا ایجاد کند. گازهای در حال انبساط تولید شده توسط احتراق به سمت باریک شدن موتور فشار می آورند و نیرویی به عقب بر روی هواپیما ایجاد می کنند. آیا برای تولید نیروی رانش خالص ورودی باید باریکتر از خروجی باشد یا نه؟
من به دنبال پاسخی هستم که بتواند به مکانیک پایه نیوتنی ترجمه شود، بنابراین اگر شما در حال پاسخگویی به معادله مشتق شده در مورد فشار و سرعت هستید، لطفاً آن را به مفاهیم اولیه مرتبط کنید.بنابراین، هر توضیحی (غیر فنی) در مورد رمجت‌ها که دیده‌ام، در مورد اینکه چگونه ورودی هوای ورودی را قبل از احتراق کند می‌کند و تحت فشار قرار می‌دهد، صحبت می‌کند، اما سپس این واقعیت را بدیهی می‌داند که سوختن سوخت باید نیروی رانش خالص ایجاد کند. چرا؟ چرا گازهای در حال انبساط ایجاد شده در اثر احتراق (از طریق گازها و گرمای اضافه شده) نیرویی به همان اندازه در جهت جلو و جهت عقب ایجاد نمی کنند؟
کلید این ایده دستیابی به سرعت رو به جلو است، بسیاری از آن، بسیار بیشتر از هواپیماهای تجاری. رام جت‌ها نمی‌توانند خود پرتاب شوند، اما زمانی که پرتاب می‌شوند، معمولاً توسط موشک‌ها، چرخه‌ای را شروع می‌کنند که هوا را از جلو وارد می‌کنند و از حرکت رو به جلو وسیله نقلیه برای فشرده‌کردن آن هوا استفاده می‌کنند، سپس سوخت را برای تولید گرما و فشار اضافه می‌کنند. در سرعت اگزوز بالاتر از سرعت ورودی.
طراحی نازل در عقب خودرو به جریان هوا در داخل وسیله نقلیه کمک می کند تا به شیوه ای کارآمد حرکت کند، دقیقاً مانند نازل های اگزوز در موتورهای موشک.
رم جت ها با همان مشکل کنکورد روبرو هستند، یک رمپ یا دیفیوزر باید برای کاهش سرعت هوای ورودی مافوق صوت به داخل محفظه احتراق استفاده شود.
اگر به نمودار بالا نگاه کنید، این دستگاه همچنین حداقل تا حدی از بازگشت گازهای با فشار نسبتا کم به ورودی، جایی که سرعت هوا بسیار بالاتر است، جلوگیری می کند. بنابراین از آنجایی که سرعت گاز را در داخل محفظه احتراق کاهش داده اید، احتمال خروج گاز از نازل بسیار بیشتر از حرکت در برابر جریان هوای مافوق صوت است که در گلوی ورودی قرار دارد.
نازل عقب برای بهبود کارایی گازهای خروجی طراحی شده است. برای یک رمجت که با سرعت های زیر صوت کار می کند، جریان اگزوز آن از طریق یک نازل همگرا شتاب می گیرد. برای یک عدد ماخ پرواز مافوق صوت، شتاب توسط یک نازل همگرا-واگرا (De Lavel) کمک می کند.
عملکرد آن متکی به خواص مختلف گازهایی است که در سرعت های مافوق صوت و مافوق صوت جریان دارند. اگر لوله حامل گاز باریک شود، سرعت جریان زیر صوت گاز افزایش می‌یابد زیرا سرعت جریان جرمی ثابت است. در جریان مادون صوت، گاز قابل تراکم است و صدا از طریق آن منتشر می شود. در "گلو"، جایی که سطح مقطع در حداقل است، سرعت گاز به صورت موضعی صوتی می شود (تعداد ماخ = 1.0)، وضعیتی که به آن جریان خفه می گویند. همانطور که سطح مقطع نازل افزایش می یابد، گاز شروع به انبساط می کند و جریان گاز به سرعت های مافوق صوت افزایش می یابد، جایی که یک موج صوتی [تاکید من] در داخل گاز به سمت عقب منتشر نمی شود، همانطور که در چارچوب مرجع نازل مشاهده می شود. عدد ماخ > 1.0).
تصویر
مطمئنم که شما قبلاً این را می‌دانید، پس بابت آن عذرخواهی می‌کنم، اما برای کسانی که نمی‌دانند، اولین ایده شبیه به رام‌جت، جت پالس، موشک V1 بود که دارای دریچه‌های ورودی بود، مانند دریچه‌ها، که مانع از خروج هوا از جلو می‌شد. . سیستم‌های قدرت آنها برخلاف رمجت‌هایی که به طور مداوم در حال کار هستند، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به صورت متناوب کار کنند.هوای ورودی به دلیل سرعتی که نسبت به موتور و شکل ورودی دارد کند می شود و فشرده می شود. برای کاهش سرعت آن باید نیرویی به هوا وارد شود. این نیرو بخشی از سخت افزار ورودی و بخشی از هوای پرفشار در محفظه احتراق می آید. این هوای ورودی است که در وهله اول فشار را در محفظه احتراق ایجاد می کند، بنابراین نیروی هوای ورودی و کند شدن هوا در ورودی همیشه با نیروی فشار وارد شده در محفظه احتراق در حالت ثابت متعادل می شود. این همچنین به این معنی است که یک رم جت نمی تواند از حالت سکون شروع شود، اما باید با روش های دیگری به سرعت بالا برود.
برخلاف موتور سیلندر، احتراق در موتور جت با فشار ثابت اتفاق می افتد، اما حجم گاز احتراق بسیار افزایش می یابد. این افزایش در حجم است که رانش خالص به جلو را فراهم می کند.تصویر
گاز پرفشار در محفظه احتراق نیز بر گازی که از اگزوز خارج می شود، نیرو وارد می کند. در اینجا هیچ هوای ورودی وجود ندارد، بنابراین این نیرو برای سرعت بخشیدن به گاز داغ از پشت موتور کار می کند. اگزوز فشرده سپس در نازل انبساط منبسط می شود که شتاب آن را حتی بیشتر می کند. (وظیفه نازل انبساط این است که گازهای خروجی اگزوز را در یک پرتوی جهت دار به سمت عقب متمرکز کند. هرچه اگزوز سریعتر به سمت عقب حرکت کند، نیروی واکنش بیشتر موتور را به جلو می راند.)
در حالی که فشار روی ورودی و روی اگزوز کم و بیش متقارن است، حجم ها متقارن نیستند، و اندازه و سطح کانال ها و نازل ها نیز متقارن نیستند. هوای که در ورودی کاهش می یابد، نیروی کششی را به موتور وارد می کند، و اگزوز خروجی از نازل اگزوز، نیروی رانش به جلو را به موتور وارد می کند. به عنوان نیرو = فشار × مساحت، نیروی رو به جلو در سطح بزرگتر نازل اگزوز بسیار بزرگتر از نیروی کشش در ورودی است، بنابراین نتیجه یک رانش خالص است. نتیجه دیگر این است که هوای گرم (که حجم بیشتری دارد اما تقریباً همان جرم است) بسیار سریعتر از حرکت هوای ورودی از موتور خارج می شود. این تضمین می کند که حرکت حفظ می شود.
اگر بخواهید یک رمجت را به صورت معکوس اجرا کنید، کار نمی کند. شما می توانید مقدار زیادی هوا را از طریق مجرای اگزوز بزرگ فشرده کنید (با فرض اینکه اگزوز به عنوان یک کمپرسور رم کار می کند، که احتمالاً اینطور نیست). سپس حجم بیشتری از هوای گرم شده باید از طریق مجرای ورودی باریکتر وارد شود که جا نمی شود. فشار در محفظه احتراق و اگزوز رو به جلو افزایش می یابد، تا زمانی که موج ضربه ای (که معمولاً در داخل موتور رخ می دهد) از موتور جلوی آن خارج شود و بیشتر هوا به اطراف موتور رانده شود. در آن مرحله شما یک موتور با یک جت اگزوز کوچک و کشش بسیار زیاد دارید و نیروی رانش خالص ایجاد نمی کند. در واقع، اگر احتراق متوقف شود، نیروی کشش کلی کمتری تولید می‌کند، زیرا توده هوای بزرگ‌تر (متراکم‌تر) در ورودی قرار می‌گیرد و بنابراین هوای کمتری باید به اطراف موتور فشار داده شود. بنابراین افزایش حجم و اندازه نازل/ مجرای مطابق با حجم گاز برای کار یک رمجت ضروری است.
به هر حال، یک تحلیل مشابه برای موتورهای جت معمولی کار می کند. در آنجا شما یک کمپرسور و یک توربین روی یک شفت دارید. کمپرسورها و توربین ها اساساً یک چیز هستند. اگر کل مجموعه را در جهت معکوس بچرخانید، توربین به عنوان یک کمپرسور و کمپرسور به عنوان یک توربین عمل می کند و گازها در جهت معکوس جریان می یابند. دلیل اینکه کل مجموعه در جهت جلو می‌چرخد دوباره این است که توربین بزرگ‌تر است و از حجم بیشتر گازهای خروجی استفاده می‌کندhope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
تصویر

ارسال پست