هوافضا

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

اجزای مختلف دکل موتور چیست؟اجزای ساختاری مختلفی که در داخل فیرینگ پیلون موتور وجود دارد چیست و هر قسمت چه وظایفی دارد؟ پایه های هر هواپیما از آلیاژ Ti-64 ساخته شده است، آیا می توان آنها را با استفاده از آلیاژهای آلومینیوم ساخت یا دمای مورد نیاز بسیار بالا است بنابراین آلومینیوم نمی تواند استفاده شود؟ با تشکر
سوال شما بسیار گسترده است. دنبال چیز خاصی میگردید؟ در واقع پیکربندی واحدی وجود ندارد که بتوان به سادگی عملکرد استاندارد هر جزء را فهرست کرد، اما من می توانم یک نمای کلی ارائه دهم.
اولاً، پایلون همچنین مجرای سیستم های متعدد بین هواپیما و موتور است و بنابراین دارای ساختار ثانویه برای نصب آنها است. بسیار شبیه بال هواپیما با قاب و دنده برای تحمل بارهای توزیع شده است. ساختار ثانویه به راحتی از آلومینیوم ساخته می شود و شامل براکت ها، گیره ها، تکیه گاه ها، پایه ها و سخت افزارهای اتصال مانند گیره، مهره، پیچ و مهره است. همچنین پوسته/فیرینگ ها می توانند (بسته به طراحی) بخش کوچکی از توزیع بار باشند. اما من فرض می کنم منظور شما اجزای ساختار اولیه است که مستقیماً با نصب موتور مرتبط هستند.
عملکردها عبارتند از: اتصال/حمایت موتور (از جمله تحمل بارهای اضطراری/ تصادف/FBO)، انتقال نیروی رانش به بدنه هواپیما، و انبساط حرارتی موتور. به طور کلی، این امر توسط اعضای ساختاری که یک جعبه گشتاور یا قاب فضایی را تشکیل می دهند به دست می آید. اما تحقق و نام اجزاء بسیار متفاوت است. بسته به اتصال دو خانواده اساسی وجود دارد: 1) بدنه (یعنی) به پهلو و 2) بال (یعنی عمودی) نصب شده است. ما وارد کارهای عجیب و غریب مانند نصب در بالا و ریشه بال نخواهیم شد. علاوه بر این، سبک های کمی از نصب بال (با اجزای مختلف) وجود دارد که اساساً بر اساس موقعیت نسبی موتور به بال و اندازه نسبی موتور به هواپیما هدایت می شود. همچنین فلسفه‌های نصب متفاوتی مانند نصب نرم (با عایق‌های لرزش الاستومری) یا نصب سخت (بدون چنین مواردی) وجود دارد.
به خاطر داشته باشید که سازه های هواپیما به گونه ای طراحی شده اند که بار را بین چندین عضو توزیع کنند و مسیرهای بار اضافی را ارائه دهند تا عمداً از یک نقطه شکست جلوگیری شود. با این حال، 4 عنصر کلیدی را می توان شناسایی کرد:
یک تیر/پایه نصب رو به جلو، که عمود بر محور موتور است و معمولاً به یک یوک/قابی ختم می‌شود که دور قاب فن موتور می‌پیچد. در درجه اول از وزن موتور، اما بارهای تصادف و بارهای جانبی FBO، از جمله آسیاب بادی بعدی، پشتیبانی می کند.
تراست استرات/پیوند/موتور، که بیشتر با خط رانش موتور هماهنگ است، اما برای اتصال موتور به ساختار دکل ناگزیر به صورت مورب اجرا می شود. بیشتر بار رانش را به بدنه هواپیما حمل می کند، اما بارهای تصادفی طولی را نیز حمل می کند.
یک تیر/تیر برای نصب عقب/عقب که بر محور موتور نیز عمود است. بسته به اندازه و تناسب موتور، در می تواند از یک قاب به یوغ تا پایه های بسیار نازک متفاوت باشد. عملکرد Aft mount (اولیه اما نه تنها) ارائه دومین نقطه پشتیبانی برای ایمن کردن موتور و اجازه انبساط است.
قاب فضایی بیشتر در بدنه ایجاد می کند که بارها را پراکنده می کند و استحکام را از صفحه اصلی ایجاد شده توسط عناصر 1-3 فراهم می کند.
تصویر
در پیکربندی نصب شده بر فیوز، صفحه اصلی افقی است و عملکردها بیشتر از هم جدا می شوند. در پیکربندی های نصب شده بر روی بال، صفحه اصلی عمودی است و برخی از توابع و توزیع بار بیشتر جفت شده اند. طرح‌های دیگر مانند B-747، که در آن موتور بسیار پایین‌تر از نقاط اتصال بال آویزان است، به شهرت فضایی اعضای محوری برای تعلیق موتور در یک خرپا سه‌بعدی متکی هستند (همانطور که در پست قبلی با پیوند به بررسی تصادف FAA مشاهده می‌شود). توابع ذکر شده در قبل حتی بیشتر همراه و بین همه اعضا مشترک است. این نام‌ها واقعاً بی‌ربط هستند، زیرا بوئینگ آنها را به عنوان پیوندهای بالا/پایین و مهاربندهای جانبی انتخاب می‌کند.تصویر
از نظر قطعات واقعی، این امر توسط اتصالات اصلی، آستین ها، بوش ها، پین های تراز، پین ها/پیچ های باربر و غیره محقق می شود.
مواد: در واقع آلومینیوم به طور گسترده در پایه ها استفاده می شود، با فولاد در صورت نیاز، و تیتانیوم زمانی که مطالعات تجاری وزن $/kg آن را توجیه می کند. تیتانیوم گران قیمت است و ماشین‌کاری آن بسیار دشوار است و به قدری از آن استفاده می‌شود، البته بیشتر در طرح‌های اخیر که حاشیه‌ها را افزایش می‌دهند. البته، مانند همه چیز در چنین محصولات بسیار پیچیده، به مشخصات و اندازه یک طرح معین بستگی دارد. دما باید در نظر گرفته شود، اما معمولاً یک عامل محرک نیست، به ویژه برای موتورهای نصب شده روی بدنه، و مناطق مجاور بخش های سرد موتور. در واقع بسیار خوب کار می کند - سنگین ترین و پر بارترین بخشروشن موتور (مثل فن) جلو است که سرد است. بارها به بهترین وجه توسط یک پایه بزرگ و پیچیده با سطح مقطع x بزرگ و ممان اینرسی (مانند یوغ) پشتیبانی می شوند و واکنش نشان می دهند. ساخت آن از تیتانیوم هزینه بالایی دارد و بهتر است از آلومینیوم ساخته شود. قسمت داغ عقب موتور توسط پایه های ساده تر و کوچکتر که می تواند از تیتانیوم ساخته شود پشتیبانی می شود. اگرچه برای نصب روی بال، کل ناحیه دکل در معرض گرما قرار می گیرد، اما وزن به طور مساوی بین پایه های جلو و عقب توزیع می شود، بنابراین داشتن اتصالات تیتانیومی کوچکتر و ساده تر عملی است.
من می بینم، بنابراین سؤال شما واقعاً در مورد عنصر شماره 4 بود - چارچوب فضایی که همچنان بارها را به ساختار اصلی مانند جعبه بال حمل می کند. تا آنجا که من می دانم، واقعا هیچ عنصر فرعی قابل تشخیص مشخصی با نام های جهانی وجود ندارد. آنها ممکن است تیرها (حداقل تیرهای اصلی که موتور را بر روی هر عضو کنسولی آویزان می‌کنند)، رشته‌ها، مهاربندها، دیوارها/قاب‌ها - معمولاً بسته به شکل و جهت محورهای هواپیما، نامیده می‌شوند. علاوه بر این، بسته به سادگی/پیچیدگی طراحی و توانایی اصلاح بیشتر ساختار، آنها می توانند از چند عضو اصلی مستقیم تا ده ها لینک متفاوت باشند.
تصویر
من مطمئن هستم که هنگامی که تصویر بار اساسی را درک کردید، بدون در نظر گرفتن نام خاص، قادر خواهید بود آن عناصر را بر اساس عملکرد شناسایی کنید.
> آیا می توان آن را با آلیاژهای آلومینیوم ساخت یا محدودیت های دما وجود دارد که باید در نظر گرفته شود؟
برای چنین ماشین های پیچیده ای که به هزاران ساعت برای طراحی نیاز دارند و میلیون ها دلار هزینه دارند، پاسخ این است - کاملاً بله، محدودیت های دما در نظر گرفته می شود. سوال این است - آیا هنوز هم می‌توانیم با آلومینیوم خلاص شویم یا مجبوریم به سمت تیتانیوم برویم. پاسخ به عوامل زیادی بستگی دارد و برای هواپیماهای خاص محاسبه می شود. به طور کلی به طور کلی - این به پیکربندی، میزان گرمای موتور و میزان بار حرارتی اعمال شده توسط سیستم ها بستگی دارد. این به درک عواملی که باعث انتخاب مواد و دیدگاه تاریخی می شوند کمک می کند. از آنجایی که همه به دنبال بهره وری سوخت هستند، موتورها برای افزایش بازده حرارتی داغ تر می شوند. در عین حال، مقررات برای جلوگیری از اشتعال سخت‌تر شده است، و باعث می‌شود دمای هوای مجاز در نزدیکی مخازن سوخت کمتر شود. این امر مستلزم استفاده از اینترکولرهای با ظرفیت بالاتر با دفع حرارت بیشتر از قبل است. و به ناچار در دکل قرار دارند. علاوه بر این، گرایش به هواپیماهای الکتریکی بیشتر (MLA) با ژنراتورهای بزرگتر وجود دارد و انتقال نیرو نیز گرمای زیادی تولید می کند.تصویر
بنابراین اگر موتور کوچک‌تر، خنک‌تر و کم‌بازده دارید، که معمولاً با هواپیماهای کوچک‌تر با بار مصرفی کمتر و نصب دم/ کناری مناسب است - ممکن است بتوانید با آلومینیوم خلاص شوید. با این حال، با موتورهای بزرگ‌تر و داغ‌تر، با بار خون‌ریزی/مصرف برق بیشتر در هواپیماهای مدرن و با نصب در زیر بال، که دکل را در معرض گرمای فزاینده قرار می‌دهد - تقریباً نمی‌توانید از استفاده از تیتانیوم فرار کنید.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

موتور توربوجت
موتور توربوجت یك توربین گازی است كه از قسمت هایی چون كمپرسور ؛ محفظه ی احتراق ؛ توربین و خروجی (nozzle) تشكیل شده است.تصویر
Turbo jet engine
هوا در ورودی موتور توسط كمپرسور فشرده شده و به محفظه ی احتراق وارد می شود. این هوای فشرده با سوخت جت مخلوط شده و توسط جرقه مشتعل می شود كه محصول این احتراق یا بهتر است بگوییم انفجار گازهای داغ و پر فشار است كه به توربین خورده و آن را می چرخاند. این گاز ها از طریق خروجی یا اگزوز تخلیه می شوند.
Turbo jet schematic
موتور جت انر‍ژی پتانسیل موجود در سوخت را به انرژی جنبشی در اگزوز تبدیل می كند كه از این رو نیروی تراست به وجود می آید. تمام هوای ورودی به موتور و برخلاف نوع توربوفن ؛ از داخل كمپرسور، محفظه ی احتراق، توربین و اگزوز عبور می كند.
موتور توربوفن
موتور توربوفن نیز یك توربین گازی است كه شباهت بسیار زیادی به موتور توربوجت دارد. به مانند توربوجت از سه بخش اصلی كمپرسور ؛ محفظه ی احتراق و توربین گازی تشكیل شده است. تنها تفاوت این دو نوع موتور جت (توربوفن ؛ توربوجت) در این است كه در موتور توربوفن یك فن اضافی هم وجود دارد كه مانند كمپرسور توسط قسمت توربینی موتور چرخانده می شود.تصویر
Turbofan shcematic
مقداری از هوای تولیدی (شتاب داده شده) از كنار هسته ی موتور عبور كرده و به داخل موتور نشده و از اگزوز خارج می شود. این هوای بایپس (Bypass) شده كه از كنار هسته ی موتور عبور می كند سرعت بسیار كمتری نسبت به هوای تولیدی در مركز موتور دارد با این تفاوت كه مقدار آن بسیار زیاد تر است.
Turbofan Bypass and jet exhasust
از این رو تولید نیرو در این موتورها در دورها و سرعت های پایین و كمتر از سرعت صوت (Subsonic) بسیار بهتر از موتورهای توربوجت انجام می پذیرد و هواپیماهای مسافربری غالبا از این نوع موتور استفاده می كنند. اما به دلیل ورودی هوای بسیار بزگتر نسبت به موتورهای توربوجت درگ (Drag) بیشتری تولید می كنند.
Turbofan Engine
دو نوع موتور توربوفن به طور عمده وجود دارد :
موتور توربوفن (Low Bypass)
موتور توربوفن (High Bypass)
در موتورهای لوبایپس مقدار بایپس تقریبا دو برابر است. این بدین معنی است كه برای مثال اگر مقدار یك كیلوگرم هوا وارد هسته ی موتور شود ؛ مقدار دو كیلوگرم هوا از كنار موتور بایپس شده و از اگزوز خارج می شود. موتورهای لوبایپس معمولا از یك خروجی (nozzle) اگزوز استفاده می كنند. به این معنی كه هم هوای تولیدی هسته ی موتور و هم هوای تولیدی بایپس شده از یك خروجی خارج می شوند.
Turbofan
High Bypass Turbofan
موتورهای بایپس بالا معمولا مقدار بیشتری از هوا را بایپس می كنند و این مقدار تا 6 برابر هوای ورودی به مركز موتور افزایش می یابد. این نوع توربوفن ها معمولا مقدار بسیار زیادتری از نیروی تراست (thrust) را نسبت به لوبایپس ها ایجاد می كنند و این موضوع به خاطر حجم بسیار زیادتر هوایی است كه فن به آن شتاب می دهد. این موتورها همچنین بسیار كارامد تر از موتورهای لوبایپس (Low Bypass) هستند.
توربوپراپ و توربوشفت (Turboprop and turboshaft)
موتورهای توربوپراپ نیز از مشتقات موتورهای جت هستند و از اساس كار مشابهی پيروی مي كنند (توربين گازی) و نيروی گاز را به گردش شفت تبديل می كنند و بعد از اين مرحله توسط ملخ (Propller)نیروی چرخشی را به نيروی تراست تبديل مي كنند.
Turboprop
در حالی كه اين موتورها كاملا موتور جت نيستند و براي توليد تراست از مكانيزم كمكي استفاده می كنند ؛ موتورهای توربوپرآپ بسيار به موتورهای توربينی جت شبيهند و معمولا به نوعی موتور جت تشبيه می شوند.
در موتورهای توربوپراپ توليد تراست ؛ به جای اينكه به طور خاص وابسته به توليد گازهای پرفشار و پرسرعت باشد بيشتر توسط چرخش ملخ (Propeller) صورت مي پذيرد. به خاطر كم بودن تراست جت نسبت به ملخ ؛ موتورهای توربوپراپ گاها به نام موتورهای جت هيبريدی ناميده می شوند. اين موتورها از تمام جهات شبيه موتورهای توربوفن می باشند.
Pratt & Whitney turboprop engine
هم فن و هم ملخ توسط مكانيزم مشابهی توليد توان می كنند تنها تفاوت موجود بین آنها اين است كه، اكثر توربوپراپ ها از چرخ دنده برای كم كردن دور ملخ استفاده می كنند.
با وجود اینکه توربوپراپ ها ، اكثر تراست تولیدی خوب را توسط چرخش ملخ توليد می كنند با این حال ؛ حجم گازهای خروجی از اگزوز در طراحی بسیار مهم و هائز اهمیت می باشد. حداكثر تراست وقتی بدست مي آيد كه مقدار تراست توليدی توسط ملخ و گازهای داغ با هم همخوانی داشته باشند.تصویر
Turboprop schematic
توربوپراپ ها در سرعت های پايين كه ملخ دارای بازده بالايی است از موتورهای توربوفن و توربوجت بازدهی به مراتب بهتری دارند. ولی در سرعت های بالاتر به طرز چشمگيری پرسرو صداتر و كم بازده تر می شوند. در صورت گردش پروانه با سرعت بسیار بالا ؛ ممکن است لبه های ملخ سرعتی بالاتر از سرعت صوت پیدا کند که باعث به وجود آمدن صدای بسیار زیاد می شود.
توربوپراپ ها بسيار به توربوفن ها شبيه هستند با اين تفاوت كه تقريبا تمام نيروی توليدی از توربين گازی به چرخش شفت تبديل می شود. اين قابليت باعث شده كه از اين نوع موتورها در چرخاندن تجهیزات دیگر نیز به طرز گسترده ای استفاده شود. عدم توليد يا توليد بسيار كم گازهای پرسرعت توسط اين نوع موتورها ؛ باعث شده كه در هلیكوپترها نیز مورد استفاده قرار گيرند.
فن تر اپ فن (Propfan)
یک موتور پراپ فن (Propfan or Unducted fan or open rotor or Ultra-high bypass) نوعی موتور جت است که از ژنراتور گازی برای نیرو بخشی به فن مربوطه استفاده می کند و بسیار شبیه موتور توربوپرآپ است. مانند توربوپرآپ ؛ پراپ فن اکسر نیروی تولیدی خود را از چرخاندن ملخ بدست می آورد نه گازهای پرسرعت.
تنها تفاوت پراپ فن با توربوپراپ در این است که پره ها تا جای ممکن به سمت عقب کشیده شده تا اجازه ی کار در سرعت های نزدیک صوت و تا 0.8 برابر آن را بدهد که در این حال قابلیت رقابت با جت های تجاری مدرن و مجهز به موتور توربوفن را پیدا می کند. این نوع موتورها به اندازه ی توربوپراپ ها در مصرف سوخت به صرفه هستند و در این حال قابلیت و پرفرمنس موتورهای توربوفن تجاری را نیز دارا هستند. در حالی که تحقیقات گسترده (شامل تست پروازی) برای تست پراپ فن ها انجام شده ؛ هنوز هیچ موتوری با این ساختار وارد تولید انبوه نگردیده است.
موتورهای (Ram Powered)
موتورهای جت رم پاور نوعی از موتورهایی هستند که مانند توربین های گازی از تنفس هوا استفاده کرده و از چرخه ی برایتون (Brayton Cycle) پیروی می کنند. تفاوت موتورهای رم پاور و توربین های گازی در روش کمپرس کردن هوای ورودی می باشد. درحالی که توربین های گازی از کمپرسورهای افقی و یا سانتریفیوژی (centrifugal) برای کمپرس هوا استفاده می کنند ؛ موتورهای رم (Ram) فقط هوا را در وردی خود کمپرس می کنند. موتورهای رم به خاطر عدم وجود هیچ قطعه ی متحرک در ساختار موتور جزء ساده ترین نوع موتور جت به حساب می آیند.
موتورهای رم جت (Ramjet)
موتورهای رم جت ساده ترین نوع موتورهای جت هستند و از سه بخش اصلی شامل :
ورودی. برای کمپرس کردن هوا
سوزاننده. برای تزریق سوخت و سوزاندن آن
خروجی (Nozzle). برای خارج کردن گازهای داغ و پرسرعت حاصله از احتراق سوخت.
موتورهای رم جت برای کمپرس کردن هوای ورودی و بازدهی بالاتر، نیاز به سرعت تقریبا بالایی دارند. پس رم جت ها نمی توانند در هنگام ایستادن هواپیما کار کنند ؛ در حالی که این نوع موتورها در سرعت های مافوق صوت (Supersonic) بیشترین بازدهی را دارا هستند. شاخصه ی این نوع موتورها این است که سوختن گاز درون آنها در سرعت های پایین تر از صوت انجام می پذیرم. جریان پرسرعت هوا ( Supersonic) از طریق ورودی وارد موتور شده و این سرعت به طرز زیادی گرفته می شود و بعد از این مرحله احتراق در سرعت مادون صوت انجام می پذیرد. درست است که هر چه سرعت هوای ورودی بیشتر باشد ؛ انرژی بیشتری در ورودی هوا تلف می شود ؛ اما موتورهای رم جت قابلیت دسترسی به سرعت هایی تا پنج برابر سرعت صوت را دارا هستند.
اسکرم جت (Scramjets)
موتورهای اسکرم جت بسیار شبیه رم جت هستند و هیچ گونه قطعه ی متحرکی ندارند و از بخش های ورودی ؛ اتاق احتراق و خروجی تشکیل شده اند. تفاوت اصلی این دو نوع موتور (Ramjet & Scramjet) در این است که در موتور اسکرم جت سرعت هوای ورودی به پایین تر از سرعت صوت تقلیل پیدا نمی کند و از احتراق مافوق صوت استفاده می کنند. نام اسکرم جت از سه کلمه ی موتور احتراق مافوق صوت رم جت (Supersonic Combusting Ramjet) بر گرفته شده است. به خاطر اینکه موتورهای اسکرم جت از جریان مافوق صوت هوا برای انفجار و سوزاندن سوخت استفاده می کنند ؛ قابلیت رسیده به سرعت های بالای 6 برابر سرعت صوت ؛ جایی که موتورهای رم جت قدیمی بسیار کم بازده هستند ؛ را دارا هستند. تفاوت دیگر این دو موتور در روش کمپرس کردن هوا در هر دو است. در حالی که اکثر هوای کمپرس شده در رم جت توسط ورودی کمپرس می شوند ؛ در اسکرم جت(Scramjet) از شاک ویوهای(Shock wave) به وجود آمده به خاطر سرعت مافوق صوت برای احتراق مافوق صوت استفاده می شود (oblique shocks). تعداد بسیار کمی از این نوع موتور تا به حال ساخته و مورد آزمایش قرار گرفته است. در ماه می ، سال 2010 نوع آزمایشی هواپیمای (Boeing X-51) بیشترین مدت زمان کار این نوع موتور را با زمان 200 ثانیه رقم زد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

ابتدا در اینجاا بگم برای موتورهای توربین گاز ، معیارهای اصلی بهره وری کلی ، وزن ، کشش اضافی و قابلیت اطمینان هستند. بازده کلی یعنی به بازدهی تبدیل می شود که موتور با آن قدرت جریان سوخت را به توان محرک تبدیل میکنه. این محصول بازده ترمودینامیکی فرآیند است که قدرت جریان سوخت را به توان شافت (در اینجا کارایی ترمودینامیکی موتور) و بازده پیشرانه (تبدیل از قدرت شافت به نیروی محرکه ، خوب میتونیم با کاهش وزن و افزایش راندمان توربین گاز . بنابراین ، موتورهای هواپیماهای برد بلندتر (هم اکنون تمام راهروهای دوقلو) از نظر وزن و هزینه بین موتور و وزن سوخت ، با افزایش دامنه ، بازده بالاتری دارند.
راندمان پیشرانه در اینجا به عنوان نیروی محرکه تحویل داده شده به هواپیما (که برابر با سرعت رانش سرعت هوا است) تقسیم شده توسط نیروی شفت ورودی به پیشرانه تعریف می شود.
موتورهای جت هواپیما را با نیروی بزرگی که به وسیله رانش فوق العاده ای تولید می شود و باعث پرواز سریع هواپیما می شود ، به جلو می برند.موتور جت سیستمی است که بر مبنای قانون سوم نیوتن، نیروی مورد نیاز جهت حرکت اجسام را ایجاد می‌کندهدف اصلی سیستم پیشرانش هواپیماها، ایجاد نیرویی رو به جلو است که منجر به حرکت اینگونه از وسایل شود. به نیروی ایجاد شده، «تراست» (Thrust) گفته‌ می‌شود. مبنای کاری هواپیماهای مبتنی بر جت و مدل‌های پره‌ای، همین مفهوم است. نیروی تراست است.خوب میدونید موتور هواپیما یک توربین گازی هست و ازچرخه برایتون پیروی میکنه یک موتور جت مبتنی بر توربین گاز به سیستمی گفته می‌شود که در آن، از هوا به عنوان سیال کاری بهره می‌گیرند.مراحل کاری موتور جت مبتنی بر توربین گاز به ترتیب زیر هستند:
کمپرسور فشار هوای ورودی را افزایش می‌دهد.کمپرسور
در موتورهای توربینی، هوا در کمپرسور و به دو صورت عمده فشرده می‌شود. این فرآیند در بعضی از کمپرسورها به شکل محوری و در بعضی دیگر به صورت گریز از مرکز رخ می‌دهدکمپرسورهای گریز از مرکز معمولا از پره به عنوان شتابدهنده هوا و هم‌چنین از دیفیوزر به منظور بالا بردن فشار آن استفاده می‌کننددر کمپرسورهای محوری از مجموعه‌ای پره روی یک محور به منظور شتاب دادن هوا استفاده می‌شود. در این کمپرسورها با استفاده از ورقه‌های ثابتی (استاتور) فشار هوای ورودی افزایش می‌یابد.توجه داشته‌ باشید که میزان فشردگی حاصل شده در یک کمپرسور گریز از مرکز، بسیار بیشتر از نوع محوری آن است. این بیان به این معنا است که به منظور افزایش فشار به یک میزان مشخص، به کمپرسوری چند مرحله‌ای از نوع محوری نیازمند هستیم و این در حالی است که احتمال دارد همان میزان افزایش فشار تنها در یک مرحله در یک کمپرسور گریز از مرکز انجام شود.طراحی موتوری که مبتنی بر کمپرسور گریز از مرکز باشد، به نسبت موتوری که در آن از کمپرسور محوری استفاده شده باشد، به سطح ورودی بیشتری نیازمند است. این اختلاف سطح مقطع ورودی به این دلیل است که در کمپرسور محوری، جریان پس از فشرده شدن بایستی دوباره به سمت محفظه احتراق هدایت شود؛ هم‌چنین خود کمپرسور محوری نیز از حجم بیشتری برخوردار است. بنابراین موتوری که در آن از کمپرسور گریز از مرکز استفاده شده به نسبت کمپرسورهای محوری از نظر ظاهر، چاق‌تر و هم‌چنین کوتاه‌ تر به نظر می‌رسدلازم به ذکر است که حداقل نیمی از آنچه که از یک موتور جت در هر وظیفه ای انتظار می رود وابسته به شفت و یا واضح تر بگویم نوع شفت و عملکرد آن است ، به همین منظور ضروری است عنوان کنم که با توجه به استرس بسیار زیادی که این قسمت از موتور در کنار حرارت زیاد تحمل می کند ، مواد بکار رفته در تولید آن اهمیت صد چندان به خود می گیرد همین عامل باعث شده تا از گذشته تا کنون شاهد استفاده عمده از آلیاژ های خاصی ار استیل (فولاد) به عنوان ماتریکس در کنار مواد دیگری همچون کربن و بعضا نیکل و ایریدیم هم در تولید آن باشیم . پس از شفت (محور) نوبت به اسپول (به معنای قرقره) می رسد ، همان گونه که از نام آن نیز پیداست این قطعه ، استوانه ای است با مرکزی تو خالی که در قسمت خالی مرکزی آن شفت قرار می گیرد درست شبیه به قرقره خیاطی ، در واقع اسپول ها از خود حرکتی ندارند و دوران شفت باعث حرکت آن ها حول نقطه مرکزی شان می شوداسپول ها را می توان بستر نهایی نصب تجهیزات دوران کننده ای مثل روتور ، توربین و کمپرسور دانست بدین گونه که تمامی اجزا نام برده همزمان در گونه های کوچکتر بصورت مستقیم و بدون واسطه و در گونه های بزرگتر با واسطه روی اسپول نصب می شوند و حرکت خود را از آن می گیرند روتور ها همان طور که از نامشان نیز پیداست قطعات متحرک موتور هستند در واقع می توان آخرین قطعات دوران کننده موتور را روتور ها دانستروتور ها را در نمونه های بزرگتر بصورت چند تکه تهیه و اسمبل (مونتاژ) می شوند . از هیمن رو در ابتدا قطعه اصلی به نام دیسک را با روش هایی مانند قالب گیری و تراشکاری عمدتا" از فلز تیتانیوم بوجود می آورندبعد از تهیه دیسک روتور از آلیاژ خاصی از تیتانیوم با اندازه و شکل مشخص شیارهایی را با هدف محل قرار گیری پره ها (توربین یا کمپروسور) در اطراف آن پدید می آورند سپس مطابق با اندازه این شیار ها و نوع طراحی مورد نظر ، پره ها را با استفاده از روش های قالب گیری و ریخته گری (خود به دو نوع) معمولا" از استیل (فولاد) و مواد کریستالی و نیز گاهی اوقات از تیتانیوم به تولید رسانده و با دست در شیارهای اطراف دیسک به ترتیب از آخرین به اولین بر اساس شماره در نظر گرفته شده برای هر پره نصب می کنند توضیح این که طراحی پره ها به دلیل استفاده از روش سه بعدی امری بسیار سخت و پیچیده بوده و عمدتا" توسط رایانه و با استفاده از نرم افزار هایی مانند کَتیا (Catia) انجام می شود . استاتور به معنی ثابت، اجزایی از موتور جت هستند که مابین پره های روتورها (در کمپرسور و توربین) و دقیقا" روی " اسپیسر ها " البته با اندکی فاصله قرار گرفته و هیچ گونه حرکتی از خود ندارند ، هدف از استفاده از استاتور ها را می توان کنترل و هدایت رفتار جریانات هوای ورودی و عبور کرده از پره های هر مرحله از کمپسور یا توربین به مرحله دیگر دانست . اما همین روتور ها به منظور اتصال به یکدیگر نیازمند قطعه دیگری هستند که اسپیسر نامیده می شود، باید عنوان داشت که اسپیسر قطعه ای از جنس استیل (فولاد) است که وظیفه حفاظت و اتصال دیسک های روتور را بر عهده دارد اسپیسرها حد فاصل دو روتور قرار گرفته و خود را واسطه ای جهت اتصال دو روتور به هم می کنند به همین دلیل روتورها متصل شده همه با هم به حرکت در می آیند
نا گفته نماند که به منظور اتصال اسپیسرها به دیسک روتور سوراخ هایی بر روی دیسک تعبیه شده است که با چفت شدن این سوراخ ها با سوراخ های اسپیسر در نهایت به منظور اتصال از نوعی پین تو خالی آلومینیومی استفاده می شود ، دلیل استفاده از این پین ، روغنکاری بهتر یاتاقان ها حین تعمیرات و درنتیجه سهولت در امر اورهال است.در نهایت به هریک از روتور ها در کنار استاتور همراهش در توربین یا کمپرسور ، یک استیج (مرحله) گفته می شود .از نظر عملکرد هم ، توربین و کمپرسور با هم اختلافات فاحشی را دارند به گونه ای که جریان هوای عبوری از توربین همواره در حال افزایش سرعت است در حالی در کمپرسور ها این موضوع عکس آن و رو به کاهش است همچنین در شکل سیال عبوری کمپسور ها با توربین ها نیز اختلافاتی دیده می شود (جهت جریان سیال به هنگام خروج در توربین بزرگتر از جهت ورودی همین جریان نسیت به محور می باشد)
سوخت توسط محفظه احتراق به درون هوای ورودی پاشیده شده و با استفاده از احتراق، هوا را داغ می‌کند. در مدت زمان فرآیند احتراق، فشار تقریباً ثابت خواهد ماند؛ بنابراین با زیاد شدن دمای هوا، این سیال حجم بیشتری را اشغال خواهد کرد.سه نوع اصلی محفظه احتراق وجود دارد.
محفظه احتراق چند بخشی
حلقوی شکل (Annular)
حلقوی شکل با اتاقک جدا (Can Annular) کامباستور (محفظه احتراق)عملکرد کامباستور بدین گونه است که در ابتدا هوای سرد و متراکم از کمپسور با فشار زیاد به درون کپسول سرد دمیده و در فضای خالی این کپسول که " ایرگَپ " نامیده می شود تجمیع داده شده ، سپس بر اثر افزایش تراکم هوا در ایر گپ خود به دلیل دمیده شدن مداوم هوا در نتیجه بسته بودن قسمت انتهایی و متصل دو کپسول دچار افزایش فشار شده و در خلاف جهت دمیده شدن از منافذ و سوراخ هایی که " فِلَم تیوب " نامیده می شوند به قسمت دوم یا کپسول گرم وارد می شود .
پس از ورود هوای متراکم و پر فشار از ایرگپ به کپسول گرم ، این سیال با سوخت های پاشیده شده از " سویرل وینز " ترکیب خواهد شد ،توضیح دهم که در قسمت ابتدایی و بسته کپسول گرم ، پره هایی کوچک همانند فن رادیاتور خودرور (از نظر شکل) قرار داده شده که بر روی قسمت میانی آن سه سوراخ کوچک (قابل دیدن) به شکل مثلث متوازی الاضلاع تعبیه می شود ، پشت این فن نیز لوله ای باریک و کوچک قرار می گیرد که به بیرون از دستگاه متصل بوده و مسئول انتقال سوخت به درون کامباستور (سویرل وینز) است این لوله را " فیول نازل کانکشن " می نامند . اما برای پاشش سوخت به درون محفظه لازم است قبل از سویریل وین محفظه ای کوچک و استوانه ای شکل قرار گرفته شود (این محفظه " نازل اورایفیس "نامیده می شود) تا سوخت منتقل شده پس از تحمع ، در اثر افزاش فشار راه خود را از درون سوراخ های روی وین یافته و ضمن خروج از این منافذ ، وین را نیز به حرکت در آورد ، بر اثر قرارگیری این سوراخ ها به شکل مثلث سوخت خارج شده حین پاشش در نتیجه جرخش سویرل وین حالتی سینوسی (همانند فنر) به خود می گیرد . پس از بارور سازی هوای سرد با سوخت ، این سیال مرکب که حالا آماده محترق شدن است و درست در مقابل " فندک یا اینگایتر " اینترکانکتور نامیده شده) قرار گرفته ، با اتصال جریان الکتریکی به درون اینگایتر و بروز جرقه الکتریکی سیال مرکب محترق شده و با فشار بسیار زیادی به سمت انتهایی کپسول سرد که باز است را خود را می یابد ، در این قسمت از کپسول گرم که قطر آن نیز به دلیل بیضوی بودن شکل آن کم می شود قطعه دیگری قرار گرفته " سیلینگ رینگز " نامیده می شود و کار آن در شکل دهی به جریال هوای محترق شده و هدایت درست آن به سمت توربین است . کامباستور اجزا دیگری نیز وجود دارد که هنوز به آن ها اشاره نکردیم نخست که " کولینگ استریپ " نامیده شده و وظیفه آن ها در خنک سازی جریان گسبل یافته به سمت وین ها است (این دو حلقه که از فلزی با رسانایی بالا ساخته می شوند گرمای هوا را جذب کرده و با روش همرفتی آن را به کپسول سرد منتقل می کنند) و دوم پین های بنفش موجود بعد از استریپ ها است که " فلم تیوب ساسپنشن پین " نامیده شده و از ایجاد جرقه و بروز احتراق در این قسمت ممانت به عمل می آورند قطعه سومی نیز در تصویر قابل روئیت است که " فیول درین "نامیده شده و همانطور که از نام آن پیداست مسئولیت تخلیه سوخت ترکیب نشده و احتراق نیافته موجود در کامباستور را عهده دار می باشد .
توربین، انرژی ذخیره شده در هوای داغ را به کار مکانیکی تبدیل خواهد کرد. این انرژی، نیروی مورد نیاز به منظور چرخش محور کمپرسور را فراهم می‌کند.به منظور ایجاد گشتاور مورد نیاز کمپرسور و دیگر اجزا موتور، چندین مرحله افت فشار و دما در توربین اتفاق می‌افتد. تعداد این مراحل به توان مد نظر، سرعت دورانی توربین و قطر آن وابسته است از نظر تئوری، هرچه دمای ورودی به توربین بیشتر باشد، راندمان موتور افزایش می‌یابد. اما در عمل به دلیل محدودیت در مواد استفاده شده در ساخت توربین، این مهم امکان‌پذیر نیست و یک حد بالایی از دمای ورودی به توربین قابل تعریف است. در حقیقت دمای توربین تا مقداری افزایش خواهد یافت که قطعات آن به شدت داغ و سرخ خواهند شد. در این حالت مواد انتخاب شده بایستی این قدرت را داشته‌ باشند تا بتوانند گشتاور و نیروی مد نظر را بدون ذوب شدن، انتقال دهند.
نازل، هوای ورودی را شتاب و سرعت آن را افزایش می‌دهد موتور‌های مبتنی بر توربین گاز که در هواپیماها استفاده می‌شوند، از سیستمی تحت عنوان «اگزاست» (Exhaust) بهره می‌برند که وظیفه آن تخلیه گاز داغ به درون اتمسفر است. با بهره‌گیری از این سیستم، گاز خروجی سرعت خواهد گرفت، بنابراین امکان دستیابی به تراست مد نظر وجود خواهد داشت. طراحی اگزاست می‌تواند تاثیر به‌سزایی در کارکرد توربین گاز داشته‌ باشد. عملکرد این سیستم به دمای گاز ورودی، نرخ جرمی جریان، فشار و دمای گاز خروجی مد نظر طراحی وابسته است.نازل در موتور جت هم ، همان وظیفه تعربف شده در بالا را عهده دار می باشد بدین معنی که شکل دهی و سرعت دهی به جریان سیال خروجی از موتور (در اینجا گازهای داغ) وظیفه تعریف شده نازل اصلی است ، نکته جالب این است که تمامی تراست (رانش یا پیشرانش) تولیدی موتور در گرو عملکرد نازل آن است در واقع اگر این قطعه را از موتور حذف کنیم ، موتور ما دیگر در تولید رانش (نیروی جلو برندگی) ناتوان و عاجز خواهد ماند در حالی تمامی سیکل های کاری آن بدرستی عمل می کند همچنین می توان از جمله تفاوت های میان جت های پروازی و جت های نیروگاهی (توربوژنراتورها) را در عدم بهرمندی نوع دوم از نازل اصلی دانست .در موتو های جت و در آخرین قسمت از نمای بیرونی (انتها) آن ها وسیله دیگری نیز نصب می شود که نازل خروجی با نازل ثانویه یا اگزاست (خروجی) نامیده می شود
خوب شما میتونید
دمای ورودی توربین را افزایش دهید به شرطی که مواد توربین بتوانند دما را تحمل کنند یا یکی به قطعات جایگزینی که در برابر دما مقاومت می کنند دسترسی داشته باشد.
نسبت فشار را افزایش دهید. ...
تقویت نیرو از طریق تزریق بخار.
نسبت های فشرده سازی پایین تر به درجه بالاتری از حجم ثابت نیاز دارند تا با کاهش تلفات خنک کننده ، بازده حرارتی را بهبود بخشند. بنابراین ، روشی که باعث کاهش اتلاف خنک کننده بدون کاهش درجه حجم ثابت می شود ، برای بهبود بازده حرارتی موتورهای احتراق داخلی موثر هست.خوب چون موتور جت یک نیروگاه گازی هست ما دنبال
روش در راندمان حرارتی نیروگاه توربین گاز خواهیم بود.
احیا - این امر با گرم كردن هوای فشرده شده قبل از ورود به محفظه احتراق با اگزوز توربین در مبدل حرارتی انجام می شود ، بنابراین در مصرف سوخت صرفه جویی می شود. گرم شدن مجدد: کل انبساط در توربین در دو یا چند مرحله حاصل می شود و دوباره گرم شدن پس از هر مرحله انجام می شود.
چگونه بازده حرارتی چرخه Brayton را افزایش دهیم
بهره وری موتور Brayton را می توان از طریق بهبود بخشید: افزایش نسبت فشار ، ، افزایش نسبت فشار باعث افزایش کارایی چرخه Brayton می شود. این مشابه افزایش کارایی است که در چرخه اتو با افزایش نسبت فشرده سازی مشاهده می شود.
موتورهای جت هواپیما را با نیروی بزرگی که به وسیله رانش فوق العاده ای تولید می شود و باعث پرواز سریع هواپیما می شود ، به جلو می برند.
با کوچک شدن هسته ، آنچه را که به عنوان دور بای پس موتور شناخته می شود ، افزایش می دهد ، به این معنی که با افزودن فن ورودی بزرگتر ، میزان سوختن سوخت فقط کمی تغییر می کند. بنابراین ، موتور نیروی محرکه بیشتری را برای تقریباً یکسان سوختن تولید می کند و آن را کارآمدتر می کند. گفتنی است اینلت کن ها نوعی شناسنامه موتوهای توبوجت و توربوفن نیز محصوب می شوند به نحوی که در نمای خارجی تشخیص نوع موتور (توربوجت یا توربوفن) تنها از راه شناخت این قطعه امکان پذیر است . اگر از نمایی جانبی و با زاویه دید مایل به طرفین به قسمت جلویی موتور و مشخصا" اینلت کن توجه کنیم ، اگر اینلت کن موتور از این نما شبیه به مخروط استوانه (مثلث) بود موتور از نوع توربوفن است در حالی که اینلت کن موتورهای تورجت جت در همین حالت قرار گیری شبیه به استوانه مخروطی از دایره دیده می شود .
اسپیر ها: پره های هستد که وظیفه آن ها نگهدای دهان تا دهان و ایجا تکیه گاه برای یاتاقان های شفت اصلی است ، به بیان ساده تر اسپیرها همان ستون های نگهدارنده موتور در قسمت مدخل هستند. لازم بذکر است متذرکر شوم که طراحی این جز در انواع جت های توربینی از کوچک به بزرگ داری تفاوت و احتلافات عمده ای است به گونه ای که در موتوهای کوچیک چون میکروجت ها و مینی جت ها شاهد طراحی ساده و بدون آلایشی همانند + صرفا" به عنوان پایه های نگهدارنده هستیم اما در موتوهای بزرگ تر و با هدف طراحی پرواز فراصوتی این جز کاملا" شبیه به پره های روتور و استاتور یعنی بصورت 3 بعدی طراحی می شود .
دیفیوزرها: درواقع همان لبه های حلقه مانند در نمایی بیرونی (و از روبرو) هستند که به منظور رانش بهتر جریان سیال به درون موتور، قیفی شکل طراحی می شوند .
که شفت در موتورهای جت متناسب با اهداف طراحی به یکی از حالات یگانه (تک شفتی) ، دوگانه (2 شفتی) و سه گانه (3 شفتی) ارائه می شود همچنین در ادامه همان مطلب گفته شده بود که در موتورهایی با شفت چند گانه به منظور اتصال این شفت ها به یکدیگر از اجزایی با نام های " آی سی سی " و " آی ام سی " استفاده می شود
در ابتدا لازم است ذکر شود که در موتورهای تجاری وبعضا" نظامی که کارایی و بازدهی بالا در طراحی آن ها مد نظر است به منظور نیل به اهدافی همچنون تولید نیروی رانش زیاد ، طراحان برای دستیابی به این مهم مجموعه کمپرسور را به دو صورت کم فشار (شامل فن و در اکقر اوقات به همراه مراحل ابتدایی کمپرسور) و پرفشار بصورت مکمل هم طراحی می کنند در این حین و در محل اتصال کمپرسور کم فشار به کمپرسور پر فشار بستر نهایی زیرین که همان شفت است نیز در این محل دو تکه شده و بصورت منقطع و دوگانه طراحی می شود ، حال با توجه به بریده شدن شفت و عدم اتصال دو تکه آن به یکدیدگر لازم است قطعه دیگری در فضایی خالی مابین قرار داده شود تا بوسیله آن ضمن اتصال دو شفت به یکدیگر اعمال مهم دیگری چون انتقال فشار وارده شفت ها به بدنه ، انتقال روغن در بین دو شفت و ناحیه زیرین اسپول ، تسهیل حرکت جریان هوا و ممانعت از ایستایی آن در محل اتصال ، تفکیک و جداسازی جریان هوایی اصلی موجود در موتور از جریان ورودی به بای پاس ها و پشتیبانی لوازم جانبی اضافی (متناسب با نوع و هدف طراحی) انجام شود ، به این قطعه " اینترمیدایت کیس " به اختصار " آی ام سی " و به چنین موتورهایی دو شفته می گویند .
حال اگر فرآیند ذکر شده بالا در خصوص ورودی کمپرسور را حین طراحی برای خروجی کمپرسور (بعد از کمپرسور پر فشار) هم پیاده سازی کنیم بدین نحو که در محل کمپرسورها به ترتیب یه نوع کم فشار ، پرفشار و کم فشار + توربین کم فشار ایجاد و شفت نیز برای دومین بار منقطع شود لازم است در محل منفصل شده مجددا" قطعه آی ام سی بکار رود که البته این بار نام آن عوض شده و آن را " اینترمیدایت کمپرسور کیس " با به اختصار " آی سی سی " می نامیم و بدین گونه موتورهای موتورهای سه شفتی می گوییم . وظایف آی سی سی همان وظایف ذکر شده برای آی ام سی هستند .
گفتنی است در موتورهای جدیدی همچون یوروجت 200 کار شده در جنگنده اروپایی تایفون نسل جدید و متفاوتی از آی سی سی ها بکار رفته است که موجب افزایش ایمنی و بهبود عملکرد موتور در حالت سوپرکروز شده است ، این قطعه جدید که " اینلت وینز کنترل " یا به اختصار " آی وی سی "نامیده شده درست قبل از فن و متصل به بدنه موتور تعبیه شده و به دلیل بهرمندی از پره هایی که می توانند به دو طرف حرکت کرده و جریان هوا را بصورت جهت دار هدایت کنند (همانند دریچه کولر) باعث تسهیل حرکت جریان سیال عبوری از فن به کمپرسور کم فشار می شود .
پ ن: باید توجه داشت که در ساخت قطعات معرفی شده بالا باید از طراحی سه بعدی و مواد مقاوم در برار حرارت اسفاده کرد بدین منظور این قطعات معمولا" لایه نازکی از فلز ایریدم را روی خود دارند.
- دامپر چرخ
2- یاتاقان شفت اکسسوری انجین (گیربکس)
3- اسپول گیربکس
4- پمپ های سوخت دهی و سوخت گیری
5- چرخ دنده های پوششی و گردان گیربکس
قطعات 2 ، 3 و 5می شن به سیستم اکسسوری انجین و مشخصا" گیربکس موتور برای نمونه می تونید
دامپر هم که مشخصه و پمپ ها هم چیز خاصی ندارند ...
می مونه این قطعه:
انصافا" تشخیص دادن ماهیت این قطعه کاری خیلی سختیه چون عکس از نمای داخلی اون گرفته شده و نمای بیرونی اون که همیشه در معرض دیده کاملا" پوشونده شده ...بریم سراغ خود قطعه ! ... تو نمای اول شما حس می کنید که با پوسته یک دینام کوچیک مواجه شدی وجود کانکتور 3 تایی در راست و 2 تایی در چپ این فرضیه رو تقویت می کنه به همین دلیل بنده اول فکر کردم که با پوسته آلترناتور نمواجه شدم ... آلترناتور مولد انرژی الکتریکی در موتورهای جت هست که برای یک بار استارت زدن برق مرود نیاز رو در باتری هایی که بهش متصل شده ذخیره می کنه که از یک طرف به گیربکس و از طرف دیگه به اکسسوری درایو (راه انداز موتور) متصل میشه در واقع بین این ها قرار گرفته ... خدمتت عرض کنم که در مینی موتورها (موتورایی با تراست کمتر از 15 کیلونیوتن) ...
این توضیح رو بدم که در مینی موتورهای درایو راه انداز وجود نداره و کار اون رو همون آلترناتور انجام میده یعنی تو این نوع موتور ها آلترناتور و اکسسوری درایو یکی هستند ... با این اوصاف به این نتیجه رسیده بود که این ین قطعه مربوط به یکی مینی موتور هستش که خیلی به اف جی 44 شبیه که یک دفه متوجه وجود 3 حفره (سوراخ) در اون قطعه زرد رنگ شدم و این یعنی اینکه موترو مینی جت هستش و حداقل 15 کیلونیوتن تراست داره ... چیدمانش به این شکل میشه که اگر قطعه رو در تصویر بالا 45 درجه به چپ گردش بدین سوراخی که الان در بالا قرار گرفته به سمت راست میاد و محل اتصال گیربکس میشه دقیقا" در مقابل اون سوراخیی که در سمت چپ قرار می گیره مربوط میشه به محل اتصال آلترناتور و سوراخی هم که بالا می مونه مربوط میشه به اتصال قطعه به موتور ... همه این حرفا یعنی این قطعه پوسته درایو راه انداز (اکسسوری درایو) موتور هستش .
ضمن اینکه پین های کانکتور سه گانه رنگ یک دستی ندارند و به دلیل ایجاد جرقه قسمتی ازشون سیاه شده در صورتی که اگر کارشون شارژ برق بود این ایجاد جرقه و تغییر رنگ بوجود نمی یومد ... !
به هر حال با این عکس ها نمیشه به درستی تشخیص داد که نوع موتور چیه ولی چیزی که ثابل اثباته تراست 15 کیلونیوتن و بیشتر هستش چون در این نوع موتورها لازمه که آلترناتور و اکسسوری درایو رو از هم جدا کرد .موتور جت به تفکیک اجزاء ... آکسسوری درایو !
ابتدا در تعریف آکسسوری درایو باید عنوان کنیم که این وسیله مسئول کنترل رفتار یک موتور جت است ، از نظر اهمیت این جزء با این اینکه از اجزاء اصلی هسته موتور نیست اما عملکرد آن اهمیتی برابر با کل موتور را دارا می باشد که عمدتا" در نمای خارجی موتورهای جت در جلو و در کنار دهانه ورودی هوای موتور بصورت زائده ای قابل روئیت و مشاهده است به عنوان نمونه توجه کنید به تصویر زیر .
اما در تشریح اجزاء آکسسوری درایو لازم است عنوان کنیم که این دستگاه برای انجام وظایف خود که به قرار زیر شامل موارد :
1- راه اندازی و استارت موتور
2- کنترل یکنواختی دوران موتور
3- کم و زیاد کردن تراست موتور از طریق کم و یا زیاد کردن میزان دوران
4- تولید الکتریسته مورد نیاز پرنده حین پرواز (در پرنده های با ابعاد بزرگتر از آی پی یو استفاده می شود)
5- خاموش کردن موتور بعد از انجام فعالیت
می شود که به برای انجام وظایف فوق الذکر آکسسوری درایو نیاز به چند دستگاه دستگاه دیگر به قرار زیر خواهد داشت :
1- یک جفت یا چند جفت باتری برای حداقل یکبار راه اندازی (بکبار استارت) موتور ، جنس باتری ها کاملا" در گرو تکنولوژی موجود و در اختیار سازنده موتور (در بازه زمانی طراحی و تولید موتور) وابسته است
2- یک یا دو یا تعدادی بیشتر (بسته به نوع طراحی) دستگاه گیرباکس به منظور کنترل گشتاور و دوران موتور (معمولا" یک دستگاه گیرباکس کافی است)
3-یک یا دو و یا تعداد بیشتری (بسته به نوع طراحی) دستگاه آلترناتور که مسئول شارژ باتری ها بعد از شروع به کار موتور و تولید نیروی الکتریسته برای ادامه پرواز است
حال از به هم تنیدن دستگاه های نام برده (باتری ، گیرباکس و آلترناتور) ماشین دیگری بوجود خواهد آمد که همان آکسسوری درایو است در ادامه به معرفی دقیق این اجزاء خواهیم پرداخت .
* گیرباکس: وسیله ای است برای انتقال نیروی مکانیکی از وسیله مولد به وسیله مصرف کننده و همچنین فراهم کننده گشتاور و ناظر (کنترل کننده) سرعت دورانی دستگاه مصرف کننده نیز محسوب می شود .
معمولا" در گیرباکس های موتورهای جت حداقل سه شفت و بعضا" تعدادی روتور دیده می شود ، سه شفت گیرباکس موتور های جت به ترتیب شامل شفت ورودی ، شفت واسط و شفت خروجی می شود و عملکرد گیرباکس از نظر فنی بدین گونه است که ابتدا به وسیله ایجاد قطب های الکتریکی و یا در نتیجه مکش هوا (در موتورهایی با گیرباکس تنفسی) شفت ورودی دوران می کند ، سپس شفت واسط که بصورت موازی و در کنار شفت ورودی قراره گرفته و از طریق چرخ دنده های پوششی متصل به خود و شریک خود به شفت وردی متصل است شروع به دوران کردن می کند حال شفت خروجی که بصورت قائم بر د وشفت در انتهای شفت واسط قرار گرفته و از طریق چرخ دنده های پوششی بدان متصل است شروع به دوران می کند ، در این لحظه سر شفت خروجی که قبل از شروع کمپرسور در موتور های توربوجت و در توربوفن ها بعد از فن به شفت اصلی بدون واسطه (بدون اینکه به اسپول وصل باشد) متصل شده است باعث ایجاد حرکت دورانی در موتور شده و موتور را راه اندای می کنند . در ادامه کار به همین ترتیب سرعت دوراتی موتور که عامل ایجاد تراست است نیز کنترل می شود .
شفت های گیرباکس همانند شفت اصلی موتور به لوله اسپول مجهز بوده و در برخی موتور ها به دلیل کوچک بودن ابعاد موتور مانند تصویر بالا شفت واسط وجود ندارد که باعث سادگی تعمیرات خواهد شد .
* آلترناتور: وسیله ای شبیه به دینام است که حداقل دارای یک ورودی دینامیکی که متصل به شفت ورودی گیر باکس می شود و حداقل دو خروجی الکتریکی است ، خروجی اول خروجی اختصاصی باتری ها است خروجی دوم ، خروجی عمومی است .
تعداد دستگاه های آلترناتور در موتور های جت بستگی به نیاز در طراحی آنان دارد .
گفتنی است در هواپیما های بزرگتر به دلیل بالا بودن مصرف الکتریسته آلترناتور به تنهایی یارای تولید الکتریسته مورد نیاز را ندارد بدین منظور مهندسان وسیله دیگری را ابداع کرده اند که آگزیلری پاور یونیت به اختصار "ای پی یو" نامیده می شود ، ای پی یو در موتور ها نظامی جز مجموعه آکسسوری درایو بوده و معمولا" پشت آلترناتور قرار می گیرد و در هواپیما های سیول ای پی یو را با ابعاد بسیار بزرگتری طراحی کرده و در مخروط دمی پرنده ، درست در بین الویتور ها و زیر سکان عمودی پرنده قرار می دهند .
* ای پی یو: در پرنده های بزرگ در واقع ای پی یو یک توبوژنراتور کوچک است که داری اجزای سیستم سوخت رسان (اف سی یو) مستقل ، شیر تزریق کننده و خارج کننده سوخت (ای پی یو) مستقل ، یک توربین و یک ژنراتور کوچک و سیستم ضد احتراق است .
موتورجت به تفکیک اجزا ... سیستم های جانبی
پس از پایان معرفی تمامی اجزا موتور جت لازم است بدانیم که موتورهای جت برای عملکرد بهتر حداقل 4 دستگاه را با خود به همراه دارند که در بسیاری از موارد از آنان جدا بوده و در درون پرنده حامل جا سازی می شود این سه دستگاه به ترتیب اولویت به شرح زیر می باشند :
1- واحد کنترل سوخت که به اختصار " اف سی یو " خوانده می شود
2- سیستم تامین و پشتیبانی اکسیژن درون کاکپیت که معمولا " او اس اس " خطاب می شود (نام های دیگری نیز دارد)
3- سیستم کنترل رفتار موتور که به اختصار "فادک" نامیده می شود
4- سیستم روغنکاری و روانکاری کا اختصارا" بدان "ایی ال اس" گفته می شود
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

موتورهای جت به چند دسته اساسی تقسیم می شوند:

• توربوفن Turbo Fan
• توربوجت Turbo Jet
• توربوپراپ Turbo Prop
• پالس جت Pulse Jet
• پرشر جت Pressure Jet
• رم جت Ram Jet
• سکرام جت Scram Jet
خوب بچه ها اینجا باز توضیحی بدم
حقیقت، تمام موتورهای جت که توربین دارند، نوع پیشرفته تری از همان موتورهای توریبن گازی هستند که در زمان های دورتر استفاده می شده است. از موتورهای توربین گازی بیشتر برای تولید برق نه تولید نیروی رانش استفاده می شود. موتورهای جت کلاً بر پایه ی موارد زیر کار می کنند: هوا از مدخل وارد موتور جت شده و سپس با چرخاندن توربین نیروی لازم را برای مکش هوا برای سیکل بعدی آماده کرده و خود از مخرج خارج می شود. در این حالت فشار و سرعت هوای خروجی، بدون در نظر گرفتن اصطکاک، با سرعت و فشار هوای ورودی برابر است. سیکل کاری موتورهای جت پیوسته است، این بدین معناست که هنگامی که هوا وارد کمپرسور می گردد، به سوی توربین عقب موتور رفته و آن را نیز همراه با خروج خود به حرکت در می آورد، یعنی نیروی لازم برای مکش در حقیقت به وسیله توربین انتهایی موتور تولید شده است و بدین گونه است که همزمان با ورود هوا به کمپرسور، توربین نیز به وسیله نیروی تولید شده توسط سیکل قبلی در حال چرخش است و نیروی آن صرف چرخاندن کمپرسور می شود. در این فرآیند، دوباره نیروی تولید شده توسط این سیکل به توربین داده شده و توربین نیروی لازم جهت ادامه کار را فراهم می آورد.

تصویر
موتورهای توربوفن در حقیقت چیزی میان موتورهای توربوجت و توربو پراپ هستند. بازده موتورهای توربوفن بسیار زیاد است، و به همین علت هم در بسیاری از هواپیماهای مسافربری و ترابری در سرعت های ساب سونیک Sub Sonic از آن ها استفاده می شود. در موتورهای توربوفن، ابتدا هوا کمپرس شده سپس وارد اتاقک احتراق می شود و بعد از انفجار از طریق شیپوره یا نازل خروجی خارج شده و در طی این فرآیند، نیروی تراست لازم را جهت رانش هواپیما به جلو تامین می نماید. البته در موتورهای توربوفن، مقادیر دیگری از هوا از طریق کنارگذر نیز عبور داده می شود که در نهایت به گازهای خروجی داغ پیوسته و نیروی تراست را افزایش می دهد. تفاوت موتورهای توربوفن با توربوپراپ در این است که موتورهای توربوپراپ، فن یا ملخ ایجاد کننده تراستشان در خارج از پوسته موتور قرار گرفته اما در موتورهای توربوفن، ملخ یا فن تولید کننده تراست کاملاً در درون پوسته موتور قرار گرفته است.
تصویر
دیاگرام یک موتور توربوفن با ضریب کنار گذر بالا
موتورهای توربو جت، بیشتر بر نیروی تولیدی از گازهای خروجی اتکا دارند و در هواپیماهایی بیشتر کاربرد دارند که با سرعت های مافوق صوت حرکت می کنند. در موتورهای توربوجت، ابتدا، هوا وارد کمپرسور شده و متراکم می گردد. اما چون این هوا با سرعت نسبتاً زیادی وارد موتور گردیده برای احتراق مناسب نمی باشد و بیشتر سوخت مصرف شده، بدون اشتعال حدر می رود. به همین دلیل هوا به قسمت دیفیوژر یا همان کاهنده سرعت فرستاده می شود تا از سرعت آن کاسته شود. در دیفیوژر، ابتدا از سرعت هوا کاسته و بر دما و فشار آن افزوده می شود. سپس این هوای آماده برای احتراق، به اتاقک احتراق فرستاده می شود. در اتاقک احتراق یا Combaustion Chamber، هوا ابتدا وارد لوله احتراق گشته، با سوخت مخلوط شده سپس منفجر می گردد. قسمتی از نیروی حاصله از این انفجار صرف گرداندن توربین شده و مابقی برای تولید نیروی رانش به کار می رود. گاهی در هواپیماهای توربوجت، بعد از شیپوره خروجی یا نازل، قسمتی به نام پس سوز یا After Burner قرار می دهند که بر نیروی تراست می افزاید.
اگرام کار موتور های توربوجت، توربوپراپ و توربوفن
یا قسمت پس سوز چگونه کار می کند؟
هنگامی که گازهای خروجی از موتور خارج می شوند، هنوز مقداری اکسیژن و سوخت مصرف نشده دارند که در قسمت پس سوز، با مشتعل ساختن دوباره گازهای خروجی و افزایش 4 برابر سوخت معمولی به این مخلوط، به طور قابل توجهی بر نیروی تراست می افزایند. البته استفاده از پس سوز فقط در شرایط اضطراری و شرایط جنگی مجاز است در غیر این صورت مجاز نیست. تنها هواپیمای مسافربری با پس سوز، هواپیمای کنکورد Concorde ساخت مشترک آلمان، انگلیس و فرانسه است که به علت ایجاد آلودگی صوتی زیاد و مصرف سوخت بالا، بازنشست شد.[/color]
تصویر
3- موتورهای توربوپراپ یا Turbo Prop:
موتورهای توربو پراپ، در حقیقت از نیروی ملخ برای تولید تراست استفاده می کنند و تنها وجه جت بودن آنها، تولید نیروی لازم برای این چرخش توسط موتور جت است. طرز کار موتورهای توربوپراپ عیناً مانند موتورهای جت توربینی دیگر است و تنها وجه تمایز آنها این است که نیروی تولید توسط توربین بیشتر صرف چرخاندن ملخ می شود تا کمپرسور، به همین دلیل برای تولید نیروی بیشتر، تغییراتی هم در توربین موتورهای توربوپراپ داده می شود.
4- موتورهای پالس جت یا Pulse Jet:
موتورهای پالس جت دارای توربین، کمپرسور، یا شفت نمی باشند و تنها قطعه متحرک البته در نوع دریچه دار، دریچه آن می باشد. در این گونه موتورها، ابتدا توده بزرگی از انفجار در داخل موتور صورت می پذیرد که سبب بسته ماندن دریچه می شود. چون تنها راه فرار هوا از موتور قسمت انتهای آن می باشد هوا به طرف آنجا هجوم می آورد.در نتیجه تر ک هوا، خلا یا حالت مکشی به وجود آمده که باعث باز شدن دریچه و ورود هوای تازه می شود. در این حالت، مقداری هوای محترق شده از خروج بازمانده و صرف تراکم و انفجار گاز تازه وارد می گردد و سیکل به همین ترتیب ادامه پیدا می کند.در نوع بدون دریچه، از یک خم برای ایفای نقش دریچه استفاده می شود که با انفجار گازها و بدلیل وجود این خم، کاهش فشار صورت گرفته و مقداری از گازهای خروجی باز می گردند به همین ترتیب سیکل ادامه داده می شود.
5- موتورهای پرشر جت یا Pressure Jet:
از این گونه موتورها در حال حاضر استفاده ای نمی شود و شرح کارکرد آنها در اینجا اضافی است.
موتورهای رم جت یا Ram Jet:
موتورهای رم جت، هیچ قطعه ی متحرکی ندارند و در نگاه اول، مانند یک لوله توخالی به نظر می رسند که بیشتر در سرعت های مافوق صوت به کار می روند. موتورهای رم جت نیز مانند پالس جت، دارای توربین، کمپرسور یا ... نمی باشند استفاده از آنها به عنوان موتور دوم معمول است که بیشتر در موشکها به کار می روند. در این گونه موتورها، برای روشن شدن موتور ابتدا باید سرعت هوا به مقدار لازم برسد در صورت رخداد چنین حالتی، موتور جت به طور خودکار خود را روشن می کند. در موتور رم جت، هوا با سرعت زیاد وارد موتور شده و به علت سرعت بیش از حد، در قسمت دیفیوژر به خوبی کمپرس و متراکم شده و دما و فشار آن بسیار بالا می رود. در این حالت مخلوط هوا و سوخت منفجر گشته و با خروج از موتور، نیروی تراست بسیار زیادی را آزاد می کنند. این موتورها قدرت بسیار زیادی را دارا می باشند اما برای شروع پرواز و برخاست مناسب نمی باشند[/color].
تصویر
نمای یک موتور توربوجت چند محوره
موتورهای سکرم جت یا Scram Jet:
ام این موتورها از دو واژه Super Sonic و Combustion گرفته شده که به معنای انفجار در سرعت مافوق صوت است. این گونه موتور ها در سرعت های هایپر سونیک Hyper Sonic به کار می روند و طرز کار آنها بسیار مشابه موتورهای رم جت با تغییراتی می باشد. این نکته قابل توجه است که مشتعل ساختن مولکول های هوا در حالی که هوا با سرعت بالای 4 ماخ وارد موتور می گردد، مانند روشن کردن کبریت در گردباد تورنادو است! و از همین جا می توان درک کرد که چه تکنولوژی عظیمی در این لوله توخالی به کار گماشته شده است. شایان ذکر است که اولین هواپیمای دارای موتور سکرم جت، هواپیمای X-43 است که سرعت آن بالای 7 ماخ می باشد.
اجزای اصلی موتورهای جت- کمپرسور:
کمپرسورها وظیفه متراکم کردن هوای ورودی را بر عهده دارند. کمپرسورها بر دو نوع هستند: 1- کمپرسورهای محوری 2- کمپرسورهای شعاعی یا گریز از مرکز. کمپرسورهای محوری که در اکثر موتورهای جت امروزی استفاده می شود، از چند طبقه فن یا پنکه به تعداد مشخص (دو یا بیشتر) تشکیل شده است که هرچه به سمت درون بیشتر پیش برویم، از زاویه پره های فن ها کاسته می شود و هم چنین توسط همین تیغه ها یا پره ها، به سیال جهت حرکت داده شده و با کاهش زاویه پره ها، به فشار سیال یا هوا افزوده و از سرعتش کم شده و در نتیجه متراکم می گردد. اما در کمپرسورهای شعاعی یا گریز از مرکز، که بیشتر در موتورهای گازی ساده یا قدیمی کاربرد داشته است، در اصل هوا به یک مانع برخورد کرده و سپس توسط پره های آن به قسمت دیفیوژر یا کاهنده سرعت منحرف می شود که این فرآیند با ازدیاد فشار همراه است، در نتیجه هوا متراکم می گردد.
تصویر
کمپرسور محوری چند مرحله ای یک موتور توربوجت
- سیستم احتراق:
سیستم احتراق، شامل سوخت پاش، جرقه زن و اتاقک و لوله احتراق می گردد. فرآیند انفجار در درون لوله های احتراق صورت می پذیرد که این عمل با وارد شدن هوا به اتاقک و مخلوط شدن آن با سوخت سپس انفجار آن به وسیله شمع جرقه زن انجام می شود. انژکتور Injector وسیله است که با استفاده از نیروی موتور، سوخت را به پودر تبدیل می کند و حکمت این کار در بهتر مشتعل شدن در صورت تبدیل به پودر نهفته است. البته سوخت قبل از ورود به انژکتور، مقداری گرم شده تا برای احتراق آماده تر باشد. ابتدا انژکتور سوخت را روی هوای متراکم می پاشد و سپس این مخلوط آماده انفجار است که به وسیله شمع جرقه زن، این عمل صورت می گیرد.
تصویر
محفظه احتراق Can-Type یک موتور توربوجت
3- سیستم توربین:
در اینجا، ابتدا هوای منفجر شده به پره های توربین برخورد کرده و نیروی لازم جهت گرداندن کمپرسور و مکش هوا برای سیکل بعدی تولید می شود که این نیرو به وسیله شفتی به کمپرسور انتقال داده شده و باعث حرکت آن می شود. قبل از توربین، استاتور توربین وجود دارد که برای تنظیم جهت حرکت سیال هوا برای ورود به قسمت توربین به کار می رود. توربین ها نیز به دو دسته محوری و شعاعی تقسیم می شوند که نوع محوری چند طبقه است. چون دمای کارکرد توربین بسیار بالا می باشد، در ساخت آن از آلیاژهای مخصوصی استفاده می شود.
4- سیستم خروج گازهای داغ:
این سیستم، در حقیقت تولید تراست واقعی را برای رانش هواپیما به جلو می کند و سهم اصلی را در تولید و توضیع فشار دارد. در مدل های متحرک، زاویه پره های شیپوره انتهایی موتور برای میزان کردن فشار قابل تنظیم است. گفتنی است سیستم پس سوز یا After Burner بعد از این بخش نصب می شود. به این قسمت، نازل Nozzle هم گفته می شود.
5- سیستم کشش برگردان یا Thrust Reversation System:
در سیستم کشش برگردان، به وسیله دریچه هایی، نیروی تراست موتور برعکس می شود، بدین صورت که خلبان در هنگام فرود نیروی برگردان را فعال ساخته و از آن به عنوان ترمز استفاده می کند، یعنی نیروی موتور در جهت عکس اعمال می شود. البته توضیح خود این سیستم و کلیه سیستم های دیگر هر یک می تواند به اندازه یک کتاب توضیحات تکمیلی نیاز داشته باشد اما در اینجا به ذکر همین نکات کوتاه و جزئی و اجمالی بسنده می شود. در صورت اظهار علاقه خوانندگان به چگونگی کار کرد این موتور ها مقالات بیشتر را در این زمینه شاهد خواهید بود. لازم به ذکر است که ساخت موتورهای جت به صورت خانگی هم امکان پذیر است و هم اکنون رواج بسیاری در بین جوانان علاقه مند به این علم دارد و یک چنین موتورهای جت دست سازی به طور گسترده ای در هواپیماهای مدل قدرتمند به کار گرفته می شوند
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

موتورهای جت از قسمتهای اصلی زير تشکيل شده است که به ترتيب از جلوی موتور به عقب عبارتند از:
- مجرای ورودی هوا
- کمپرسورها
- محفظه احتراق
- توربين
- پس سوز
- اگزوز
1. مجرای ورودی هوا (Air Inlet Duct)
طراحی و ساخت اين مجاری بايد به گونه‌ای باشد که در شرايط مختلف پرواز با سرعتهای زير و بالای صوت، در ارتفاع و شرايط جوی گوناگون بتوانند هوای کنترل شده و مورد نياز موتور را از دهانه خود عبور داده و تحت فشاری معين بطرف کمپرسور هدايت کنند.
2. کمپرسورها(Compressors)
کمپرسورها از نظر ساختمان و نحوه تراکم هوا به دو دسته تقسيم می‌شوند:
- کمپرسورهای ديسکی ((Centrifugal Flow Compressors
اين نوع کمپرسورها دارای ديسکی هستند که برروی آن تيغه‌هائی بصورت مجرای واگرا جوش داده شده است. در اثر چرخيدن ديسک کمپرسور که بوسيله شفت موتور انجام می‌شود، جريان هوا در امتداد شعاع ديسک با نيروی گريز از مرکز از بين تيغه‌های روی ديسک عبور می‌کند و به دليل شکل خصوص تيغه‌ها (واگرا) سرعت هوا کم و فشار آن زياد می‌شود. چون ديسک کمپرسور در اثر چرخش و دوران زياد به هوا سرعت هم می‌بخشد، در نتيجه هوا پس از عبور از ديسک کمپرسور، هم فشار و هم سرعتش زياد می‌شود. زمانيکه هوا به نوک پره‌های ايمپلر می‌رسد فشار و سرعتش نسبت به هوای ورودی کمپرسور خيلی زيادتر می‌شود. هوا پس از عبور از کمپرسور به قطعه‌ای به نام ديفيوزر وارد می‌شود. اين قطعه دارای پره‌های ثابتی است که در اطراف کمپرسور قرار گرفته‌اند و بازهم باعث ازدياد فشار و کاهش سرعت آن می‌شوند. بطور کلی هر دو دستگاه، کمپرسور و ديفيوزر شار هوا را زياد می‌کنند.
هوا پس از عبور از ديفيوزر وارد محفظه احتراق شده و قبل از رسيدن به محفظه احتراق باز هم به علت واگرا بودن (Air Adapter) فشارش زياد و سرعتش کم می‌شود. اين ازدياد فشار نهائی، آمادگی هوا را جهت احتراق بيشتر می‌کند. در محفظه احتراق، سوخت به داخل هوای فشرده شده پاشيده شده و مخلوط سوخت و هوا بوسيله شمع محترق می‌گردد. در اثر احتراق مخلوط سوخت و هوا، گازهای منبسط شده با درجه حرارت زياد وارد نازل توربين شده و باعث گشتن توربين و در نتيجه گردش کمپرسور و متعلقات گردنده آن می‌شوند. گازهای سوخته سپس وارد اگزوز شده و با سرعت زياد از دهانه اگزوز خارج می‌شوند که عکس‌العمل آنها باعث بوجود آمدن تراست خواهد شد.
- کمپرسور محوری (Axial Compressor)
کمپرسور محوری به شکل استوانه بوده و دارای پره‌های گردنده (Rotor) و پره‌های ثابت (Stator) می‌باشد. اين پره‌ها پشت سر هم در اطراف محور کمپرسور و عمود بر آن قرار دارند. هر رديف دور تا دور دايره‌ای از پره‌های گردنده، هوا را متراکم و به رديف دايره‌ای شکل پره‌های ثابت تحويل می‌دهند. پره‌های ثابت نيز هوای متراکم را گرفته و در خط مستقيمی که به موازات محور کمپرسور است به درون رديف پره‌های گردنده بعدی می‌فرستند و اين کار تا انتهای کمپرسور ادامه می‌يابد. پره‌های گردنده بر روی محيط خارجی يک ديسک سوار شده‌اند ورديف دوم که شامل پره‌های ثابت است از داخل برروی پوسته موتور نصب شده‌اند.
هر رديف پره‌های گردنده و ثابت را يک مرحله (Stage) می‌گويند. در اين نوع کمپرسورهای محوری هر چه تعداد مراحل آن بيشتر باشد، حجم هوای زيادتری را متراکم کرده و در نتيجه موتور دارای تراست بيشتری خواهد بود. امروزه بيشتر موتورهای جت دارای کمپرسور محوری چند مرحله‌ای هستند.
با افزايش فشار هوا در هر مرحله از حجم آن نيز کاسته شده و برای جای دادن آن به فضای کمتری نياز است. چون اين نوع کمپرسورها به صورت همگرا ساخته شده و پره‌های آنها رفته رفته کوتاهتر می‌شوند، پره‌های گردنده که به شکل مقاطع آيروديناميکی يا ايرفويل هستند، هوا را از جلو کمپرسور گرفته و پس از متراکم نمودن، آنرا به طرف عقب کمپرسور هدايت می‌کنند. جنس اين پره‌ها از آلياژ آلومينيوم، تيتانيوم و فولاد است.
مسير جريان هوا در داخل موتورهای جت بنا به نحوه طراحی موتور متفاوت است. در طراحی موتورهای خطی يا مستقيم موتور طوری طراحی شده که دارای دهانه ورودی کوچکتر و همچنين متناسب با سيستم By Pass باشد. بطور کلی مسير جريان هوا در تمام موتورهای جت نسبتا مشابه است.
واماندگی کمپرسور (Compressor Stall)
در صورتيکه مراحل آخر کمپرسور فشار کمتری توليد کنند و stageهای جلوی کمپرسور overload شوند و تحت فشار زيادی قرار گيرند، ناهماهنگی بين رديفهای جلو و عقب کمپرسور بوجود می‌آيد که توام با حرارت زياد و لرزش زياد موتور و همراه با صدای ناهنجار کمپرسور است. اين حالت را اصطلاحا واماندگی کمپرسور می‌گويند. برای از بين بردن اين پديده از سيستمی بنام Air Flow Control System استفاده می‌شود. بدين ترتيب که از طريق شيرهايی بنام Air Bleed Valve در Stage های وسط و آخر کمپرسور، بار کمپرسور را در اين حوالی کم می‌کنند. بنابراين خطر واماندگی کمپرسور از بين می‌رود و همچنين بطور اتوماتيک، با تغيير زاويه پره‌های ورودی هوا به داخل کمپرسور از واماندگی کمپرسور جلوگيری به عمل می‌آيد.
موتورهای دو کمپرسوری(Twin Spool Compressor)
روش ديگر برای جلوگيری از استال کمپرسور دو تکه‌ای بودن کمپرسور می‌باشد. اين نوع کمپرسورها دارای يک کمپرسور فشار ضعيف و يک کمپرسور فشار قوی می‌باشند. کمپرسور فشار ضعيف در جلو و فشار قوی در عقب موتور قرار دارند و بوسيله دو شفت که به دو توربين متصل هستند هر کدام با دور معينی می‌گردند.
لازم به توضيح است که توربين فشار قوی کمپرسور فشار قوی و توربين فشار ضعيف کمپرسور فشار ضعيف را می‌گرداند.
طرح دو کمپرسوری خطر واماندگی کمپرسور را از بين برده و با وزن کمتر دارای نسبت تراکم زيادتری در مقايسه با ساير کمپرسورها می‌باشد.
3. محفظه احتراق (Combustion Chamber)
بعد از کمپرسور و دي،يوزر قسمتی به نام محفظه احتراق وجود دارد که از يک يا چند محفظه، چند شمع، چند سوخت پاش و يک يا دو عدد Drain Valve تشکيل شده است. هوای فشرده پس از خروج از کمپرسور و عبور از ديفيوزر، وارد محقظه احتراق می‌شود. سوخت مناسب توسط سوخت پاشها به داخل هوای متراکم پاشيده می‌شود. هوا در اثر تراکم حرارتش بالا رفته و به محض اضافه شدن سوخت، مخاوط مناسب جهت احتراق آماده می‌شود. جرقه لازم در هنگام Starting توسط شمعها توليد شده و مخلوط محترق می‌شود. البته برای ايمنی بيشتر قبل از پاشيده شدن سوخت سيستم جرقه روشن شده و شمعها شروع به جرقه زدن می‌کنند تا به محض پاشيدن سوخت احتراق فورا انجام شده و از انجار جلوگيری به عمل آيد. بدين ترتيب انرژی موجود در مخلوط هوا و سوخت در اثر احتراق تبديل به انرژی حرارتی شده و انرژی جنبشی هوای عبوری از موتور را افزايش می‌دهد.
محفظه احتراق که شبيه تنور است پس از يکبار جرقه زدن شمعها تا پايان کار موتور روشن می‌ماند و ديگر نيازی به جرقه شمعها نيست و سيستم Ignition همراه با استارت خاموش می‌شود.
بطور معمول چهار نوع محفظه احتراق وجود دارد که عبارتند از:
- محفظه‌های لوله‌ای يا استوانه‌ای (can type)
- محفظه‌های لوله‌ای-حلقه‌ای (cannular)
- محفظه‌های حلقه‌ای (annular)
- محفظه‌های حلقه‌ای دوبله(double annular)
عمل احتراق در محفظه احتراق
همانطور که اشاره شد هوای کمپرسور به علت فشار و سرعت زياد در جهت وارد شدن به محظه احتراق به ديفيوزر می‌رود. اين دستگاه به علت شکل مخصوصی که دارد باز هم فشار هوا را زياد کرده و از سرعت آن می‌کاهد و آنگاه که برای سوختن مناسب باشد، آنرا وارد محفظه احتراق می‌نمايد.
سوخت مورد استفاده موتورهای جت از نوع سوخت سنگينی به نام JP-4 است که نوعی نفت سنگين می‌باشد. نسبت مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق از 1/45 تا 1/130 می‌تواند تغيير کند. از کل هوای ورودی به محفظه احتراق 4/1 آن به مصرف سوخت می‌رسد و بقيه هوا يعنی 75% آن به مصرف خنک کردن شعله، رقيق کردن آن و ساختن واشری از هوای فشرده جهت جلوگيری از برخورد شعله به ديواره محفظه و همچنين نگهداشتن شعله در وسط و بالاخره خاموش کردن شعله داخل محفظه احتراق می‌رسد. گازهای داغ با فشار زياد از قسمت انتهايی محفظه احتراق که بتدريج تنگتر شده و مانند يک لوله مخروطی است، عبور می‌کند و باعث افزايش سرعت گازهای داغ شده و آنها را به طرف پره‌های ثابت توربين و سيس پره‌های گردنده توربين هدايت می‌کند.
4. توربين
گازهای خروجی که از محفظه احتراق خارج می‌شوند با سرعت ، فشار و حرارت خيلی زياد وارد محيطی بنام نازل توربينی می‌شوند و از آنجا وارد پره‌های گردنده توربين شده و انرژی حرارتی در توربين به انرژی مکانيکی تبديل می‌شود و توربين را می‌چرخاند. در اثر گردش توربين کمپرسور ، متعلقات گردنده موتور نيز توسط شفتی که بين توربين و آنها قرار دارد، گردانده می‌شوند. توربينها همه از نوع محوری هستند و ممکن است يک رديفه، دو رديفه، چهار رديفه و يا بيشتر باشند.
يک رديف پره‌های ثابت و يک رديف پره‌های گردنده را يک stage توربين می‌گويند. توربين در موتورهای جت ملخ‌دار، علاوه بر کمپرسور و متعلقات گردنده، ملخ را نيز می‌گرداند.
کمپرسورهای دوتکه‌ای که يکی H.P. Compressor و ديگری L.P. Compressor می‌باشد، توسط تورينهايی که يکی H.P. Turbine و ديگری L.P. Turbine است، می‌گردند. بعضی ديگر از انواع جتهای ملخ‌دار، دارای دو شفت متصل به دو توربين هستند که يکی کمپرسور و ديگری ملخ را می‌گرداند. اين توربينها را توربين آزاد می‌نامند. گازهای سوخته شده هنگام ورود به توربين دارای حرارتی بين 700 تا 1200 درجه سانتيگراد هستند. قبل از رسيدن گاز سوخته شده و داغ به پره‌های توربين، ترموکوپل‌هائی در سر راه آنها قرار داده شده است که دقيقا حرارت گازها را اندازه‌گيری نموده و به کابين خلبان در نشاندهنده I.T.T يا E.G.T منعکس می‌نمايد. چون پره‌های توربين دائما مواجه با حرارت زياد گازهای سوخته شده هستند، برای آنکه پره‌ها نسوزند و يا کارآئی آنها از بين نرود، از هوای مراحل آخر کمپرسور استفاده می‌کنند و آنرا از روی پره‌های توربين عبور می‌دهند. چون حرارت اين هوا از حرارت پره‌های توربين خيلی کمتر است، در نتيجه هوای خنک کننده‌ای برای پره‌های توربين محسوب می‌شود و توربين ديسک و پره‌ها را خنک می‌کند.
5. پس سوز (After Burner)
پس سوز قطعه‌ايست مانند رمجت که دارای تعدادی سوخت‌پاش و شمع می‌باشد و امروزه در روی اکثر موتورهای جت شکاری مورد استفاده قرار می‌گيرد. بطور معمول 75% هوای کمپرسور به مصرف خنک کردن سيستم‌های داغ موتور که محفظه احتراق و توربينها می‌باشند، می‌رسد. اين هوای اضافی همراه با اگزوز موتور از توربين خارج می‌شود. بنابراين اگر در داخل اين اگزوز مقداری سوخت پاشيده شود و شمع نيز جرقه بزند، سوخت با اکسيژن موجود در هوای اگزوز مخلوط شده و محترق می‌شود و همانند رمجت عمل می‌کند و نيروی عکس‌العمل خيلی زيادی به موتور هواپيما می‌دهد که برابر 75% نيروی تراست موتور می‌باشد.
در هواپيمای جت شکاری به هنگام برخاست و زمان عمليات نظامی، فرار از تيررس دشمن، دنبال کردن هواپيماهای دشمن و ... از اين سيستم استفاده می‌شود. زمان استفاده از اين سيستم بدليل مصرف زياد سوخت خيلی کم است.
در اين سيستم لوله اگزوز بصورت متغير ساخته می‌شود تا آمادگی لازم برای خارج کردن تمام اگزوز در زمان استفاده از پس‌سوز و توليد نيروی عکس‌العمل را داشته باشد.
6. اگزوز (Exhaust System)
سيستم اگزوز بعد از توربين قرار دارد و از سه قسمت زير تشکيل شده است:
- مخروط بيرونی
- مخروط درونی
- لوله دم
اين قسمت گازهای داغ را از توربين دريافت می‌کند. گازها که از پره‌های گردنده آخر توربين خارج می‌شوند، تمايل دارند در همان جهت که از پره توربين خارج شده‌اند به حرکت دورانی خود ادامه دهند. چنين موردی سبب بی‌نظمی و آشفتگی انبساطی اگزوز می‌شود. بطور کلی سيستم اگزوز از توربولانس اگزوز جلوگيری نموده و آنها را به موازات محور طولی موتور، به سمت خارج هدايت می‌کند. در بين مخروط بيرونی و درونی از سرعت گازها کاسته شده و به فشار آنها افزوده می‌شود. اما با عبور اگزوز از دم، دومرتبه سرعت آنها افزايش می‌يابد. از طرفی چون خروج گازها با سروصدای زيادی توام است لذا بمنظور جلوگيری از سروصدای زياد و ناراحتی گوشها، سيستم اگزوز را با صدا خفه کن مجهز می‌کنند. صدا خفه کن باعث افزايش فرکانس صوتی گازهای خروجی شده و صدا را غير قابل شنيدن می‌کنند.
سيستم اگزوز بطور معمول 30 تا 40 درصد انرژی بوجود آمده در محفظه احتراق را به نيروی تراست تبديل می‌کند و بدين صورت باعث جلو رفتن و پرواز هواپيما می‌شود. بقيه انرژی حاصله به مصرف گرداندن توربين می‌رسد. در بعضی از هواپيماها قطعه‌ای بنام Thrust Reverser وجود دارد که به هنگام فرود برای متوقف نمودن هواپيما بسيار موثر می‌باشد.
7. متعلقات گردنده موتور جت (Jet Engine Accessory Section)
اين قسمت در موتورهای کمپرسور محوری در زير سيستم کمپرسور تعبيه شده است. اين متعلفات دارای چند جعبه دنده هستند که هر يک از قطعات گردنده را با دور مناسب به شفت اصلی کمپرسور متصل می‌کند و هر کدام دارای RPM مخصوصی می‌باشند.
متعلقات گردنده يک موتور جت عبارتند از :
- پمپ‌های روغن
- پمپ هيدروليک
- پمپ‌های فشار سوخت
- ژنراتورها
- استارتر
- دوران‌نمای موتور
و قطعات ديگر که بنا به نياز موتور و با RPM مناسب روی آن تعبيه شده‌اند.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

معرفی انواع موتور نصب شده بر روی هواگرد ها و راندمان و سیکل کاری آنها و معرفی قطعات و قسمت های مختلف آن :
در کل موتور های نصب شده بر روی هواگرد ها به دو دسته تقسیم میشوند پیستونی و توربین گازی : موتور های پیستونی که در در پی احتراق درون سیلندر و حرکت پیستون و انتقال نیروی مکانیکی حاصل از حرکت پیستون به پره ها و ایجاد نیروی تراست این نوع موتور ها نسبت به توربین گازی پیچیدگی کمتر و قیمت ارزان تر دارند
موتور های توربین گازی نوع دیگری از موتور های نصب شده بر روی هواگرد ها میباشد که معروف ترین آنها موتور توربوجت است در موتور های توربوجت زمانی که سیال هوا از ورودی موتور وارد کمپرسور میشوند خود ورودی هوا به دو نوع مختلف تقسیم میشوند :همگرا و واگرا در کانال های همگرا مجرا اول بزرگ بوده و سپس کوچک میشود بر اساس قانون برنولی که فشار و سرعت رابطه عکس دارند در ورودی های همگرا سرعت افزایش و فشار کاهش می یابد عموما این نوع ورودی ها در هواپیما های فراصوت استفاده میشوند . نوع دیگر ورودی های هوا واگرا میباشد که بر عکس همگرا میباشد در این نوع ورودی ها مجرای اول کوچک بوده و در انتهای ورودی بزرگ است در این نوع ورودی ها سرعت سیال هوا کاهش یافته و فشار آن زیاد میشود این نوع ورودی هوا در هواپیما های مادون صوت استفاده میشودتصویر
بعد از وارد شدن سیال هوا به کمپرسور کار کمپرسور افزایش فشار هوا است گاهی اوقات هوا در کمپرسور فشارش ۴۰ برابر میشود تا برای اتاقک احتراق مناسب تر باشد بعد از کمپرسور سیال فشرده شده ی هوا وارد اتاقک احتراق میشود که در اینجا با سوخت مخلوط شده و احتراق صورت میگیرد و بعد از این فر آیند سیال هوا وارد توربین شده و توربین وظیفه اش این است که نیروی حرارتی سیال هوا را به نیروی مکانیکی تبدیل کرده و با استفاده از یک شفت این نیروی مکانیکی را به کمپرسور منتقل کرده و کمپرسور را بچرخاند بعد از اینکه سیال هوا از توربین عبور کرد به Jet pipe یا اصطلاحا اگزوز میرسد که این jet pipe در اصل یک کانال واگرا میباشد و در نهایت سیال هوا با خروج از اگزوز و عبور از خروجی و نازل و بر اساس
تصویر
قانون سوم نیوتن که هر عملی عکس عملی برابر آن و در خلاف جهت آن دارد باعث ایجاد نیروی تراست ورانش میشود
نوع دیگر موتور های توربوفن میباشند که هسته این موتور ها همان موتور توربوجت میباشد ولی دو by pass (کانال جریان) هوا ازکناره های موتور به آن اضافه شده که با استفاده از آن جریان هوا با جریان داغ خروجی مخلوط میشود موتور های توربوفن دارای یه فن در جلوی کمپرسور میباشند این نوع موتور ها دارای راندمان بیشتری نسبت به توربوجت میباشند
نوع دیگر موتور های توربو پراپ هستند این نوع موتور در اصل همان توربوفن است ولی به جای فن درون موتور دارای ملخ خارج از موتور میباشند در این نوع موتور ها ۹۰ در صد رانش توسط ملخ ها و ۱۰ درصد باقی توسط گاز های خروجی تامین میشودتصویر
نوع دیگر موتور های توربوشفت هستند که این موتور ها بر روی هلیکوپتر ها استفاده میشوند این نوع موتور ها تمامی نیروی مکانیکی تولید شده توسط توربین تماما توسط گیر بکس به شفت انتقال یافته تمام نیروی رانش توسط ملخ تامین میشود
نوع دیگر موتور ها رمجت میباشد موتور های رمجت فاقد کمپرسور و تور بین میباشند و از هیچ قطعه چرخانی بهره نمیبرند این موتور ها از حالت سکون قابل استفاده نیستند و معمولا به عنوان موتور دوم استفاده میشوند و در سرعت بالای دو ماخ کارایی بهتری نسبت به توربوجت دارند و ورودی هوای این موتور ها واگرا است برای اینکه سرعت سیال هوا کاهش یافته و فشارش افزایش یابد تا برای اتاقک احتراق مناسب باشد
اسکرم جت به نوع دیگری از موتور های رمجت میگوبند که دارای سرعت بیشتری نسبت به رمجت هستند این موتور در پهباد X-43 استفاده شده
پالس جت نوع دیگری از رمجت است که قابلیت استفاده در حالت سکون را داراست پالس جت در ورودی دارای یک شیر شاتل است که با یک فنر در حالت باز قرار دارد زمانی که احتراق صورت میگیرد فشار بالا رفته و دریچه شیر بسته میشود گاز سیال که چاره ای جز خارج شدن از خروجی ندارد خارج میشود و سپس فشار افت کرده و دوباره دریچه باز میشود و این فرآیند همین طور ادامه دارد در موشک کروز V1 از این موتور استفاده شده
نوع دیگر موتور توربورمجت است که در این نوع موتور در اصل یک توربوجت بوده که یک رمجت بر روی آن سوار است یعنی تا سرعت حدود ۲ ماخ بصورت توربوجت کار کردخ و از آن سرعت به بالا تغییر کاربری داده و به رمجت تبدیل میشود مثلا موتور J-58 متعلق به SR-71 تا سرعت ۲ ماخ بصورت توربوجت کار کرده و از آن به بعد به صورت رمجت کار میکند یعنی با شش لوله کنار گذر مستقیم سیال را به اتاقک احتراق میبرد
نوع دیگر موتور توربو راکتی است که این نوع در اصل چیزی بین موتور توربوجت و موتور راکتی است در این موتور در اتاقک احتراق اکسیدکننده و سوخت واکنش نشان د اده و بعد از عبور از توربین با هوای کمپرسور مخلوط شده و سوخت به آن اضافه میشود و احتراق دوم(پس سوز) صورت میگیرد این موتور برای سرعت های بسیار بالا استفاده میشود
پراپ فن: پراپ فن در اصل موتور توبین گازی است که از لحاظ رانش چیزی بین توربوپراپ و توربوفن است تعداد تیغه های فن زیاد و مقاطع تیغه ها و شکل ظاهری آنها طوری است که در دور های بالا میتوانند امواج صوتی حاصل از سرعت بالای فن و تیغه ها بدون آنکه افت راندمان و لرزشی داشته باشندتحمل نمایند فن پراپ ها دارای دولایه ملخ هستند که برای خنثی کردن گشتاور بر خلاف جهت یکدیگر میچرخند.موتور Nk-12متعلق به Tu-95 فن پراپ است.تصویروتصویروتصویروتصویروتصویرتصویرتصویرتصویرتصویر
تصویر
تصویر
راندمان
راندمان حرارتی:راندمان حرارتی به میزان تبدیل نیروی حرارتی به نیروی جنبشی میگویند که از فرمول تقسیم نیروی جنبشی بر نیروی حرارتی ضرب در ۱۰۰
راندمان رانشی:به تبدیل نیروی جنبشی به کار انجام شده راندمان رانشی میگویند که از فرمول تقسیم کار انجام شده بر روی انرژی جنبشی ضرب در ۱۰۰ بدست میآید
راندمان کلی : به تبدیل نیروی حرارتی به کار انجام شده میگویند که از فرمول تقسیم کار انجام شده بر روی نیروی حرارتی ضرب در ۱۰۰ بدست می آید
وزن ویژه:به نسبت وزن موتور به یک پوند رانش
رانش ویژه: هوای ورودی نسبت به یک پوند رانش
مصرف سوخت ویژه:به سوخت مصرفی نسبت به یک پوند رانش
سیکل کاری موتور ، راندمان، تاثیرات
سیکل کاری موتور های توربوجت از نوع درون سوز میباشد و همان طور که در بخش اول اشاره کردیم در موتور های توربوجت سیال هوا بعد از گذشتن از ورودی هوا وارد کمپرسور شده و فشرده میشود بعد از این وارد اتاقک احتراق شده و با سوخت مخلوط میشود و احتراق صورت میگیرد و در مرحله بعدی سیال هوای داغ وارد توربین شده و انرژی گرمایی آن به انرژی مکانیکی تبدیل شده و باعث چرخیدن کمپرسور میشود و بعد از این فرآیند سیال از لوله اگزوز (Jet pipe ) عبور کرده و با خارج شدن از نازل طبق قانون سوم نیوتن رانش ایجاد میکند و این شد سیکل کاری موتور تربوجت
در ادامه قصد دارم به رفتار سیال هوا در بخش های مختلف موتور بپردازم سیال هوا با ورود به ورودی هوا فشار و سرعتش تغیرر میکند که این بستگی دارد ورودی هوا واگرا باشد یا همگرا که در بخش اول توضیح داده شده بعد از عبور از ورودی هوا زمانی که سیال هوا به کمپرسور میرسد سرعتش ثابت است ولی فسار و دمای آن افزایش میابد و در اتاقک احتراق دمای سیال افزایش یافته و به ۲۰۰۰ درج سانتیگراد میرسد وسرعت در اول کاهش یافته و بعد افزایش میابد و با ورود سیال به توربین فشار کاهش یافته سرعت افزایش میابد و دما افت میکند وبا ورود سیال به Jet pipe با توجه به اینگه لوله اگزور در اصل یک لوله واگرا است سرعت کاهش یافته و فشار افزایش میابد و دما هم بالا میرود د نهایت با خروج سیال از نازل دما به شدت افت کرده و فشار هم کاهش میابد و سرعت بالا میرود
عوامل موثر بر رانش:
از عوامل موثر بر رانش میتوان به فشار اشاره کرد با افزایش فشار رانش نیز افزایش میابد عامل دیگر میزان حجم ورودی هوا است که هرچه بیشتر شود رانش افزایش میابد آیتم دیگر سرعت ورودی و خروجی هوا است هر چه سرعت ورودی هوا کاهش یابد رانش افزایش میابد به همین علت است که در حالت سکون رانش بسیار بالاست ولی در کل بخواهیم رابطه سرعت هواپیما با رانش آن را بررسی کنیم باید بگویم با افزایش سرعت هواپیما رانش کاهش میابد که این به عامل افزایش سرعت هوای ورودی که خود باعث کاهش رانش میشود عامل این قضیه است ولی از یه سرعتی به بالا افزایش سرعت رانش هم افزایش میابد و دلیلش این است که از این سرعت به بالا میزان حجم هوای ورودی(که خود عامل افزایش رانش است) افزایش یافته و به افزایش سرعت ورودی هوا(که عامل کاهش رانش) غلبه میکند و باعث افزایش رانش از حد سرعت به بالاتر میشود
عامل دیگر میزان چگالی هواست که با افزایش چگالی رانش افزایش میابد و با کاهش ارتفاع و کاهش رطوبت هم رانش افزایش میابد عامل دیگر دسته تراتل در کابین میباشد که خلبان به فشار دادن تراتل به سمت جلو FCU میزان سوخت بیشتری به اتاقک احتراق تزریق شده و احتراق بیشتر انجام شده و سرعت و دمای سیال افزایش میابد و با سرعت بیشتری به پره های توربین برخورد کرده و توربین هم با سرعت بیشتری میچرخد و کمپرسور را با سرعت بیشتری میچرخاند بنابراین سیال هوای بیشتری(حجم بیشتر) به درون موتور میکشد که باعث افزایش رانش میشود
رانش یا همان نیروی تراست با خروج گاز داغ از نازل خروجی موتور و بر اساس قانون سوم نیوتن ایجاد میشود .
رانش طبق فرمول
$F=W÷g×(V2 _V1)×A (P2_P1)$
F=نیروی رانش
W= وزن سیال هوا ورودی
G=شتاب ثقل زمین
V2=سرعت هوای خروجی
V1= سرعت هوای ورودی
A= مساحت سطح ورودی
P2=فشار هوای خروجی
P1= فشار هوای ورودی
برای محاسبه اسب بخار هم از فرمول زیر استفاده میکنیم:
$HTP= (F×V)÷375 $(از عوامل موثر در رانش دما هم هست که رابطه عکس دارد هر چه دما کاهش یابد رانش افزایش میابد)
ورودی variable troat area
انواع ورودی هوا(Intake ):
همانطور که در بخش اول این مقاله مفصل توضیح دادم در کل ورودی های هوا به دو صورت کلی همگرا و واگرا تقسیم میشود
نوع اول Pitot intake است که این نوع ورودی برای هوپیما های مادون صوت طراحی شده این مدل ورودی با بدنه فاصله دارد که لایه مرزی گردابه ای وارد موتور نشود و باعث استال نشود هر چند استثنا هم وجود دارد مثلا ورودی هوای جنگنده نسل پنجمی لایتنینگ ۲ به بدنه چسبیده است ولی طوری طراحی شده که جریان گردابه ای لایه مرزی را به خطی تبدیل میکند که خطر استال ندارد
نوع بعدی ورودی ها variable troat area میباشد که برای هواپیما های فراصوتی استفاده میشود که این نوع یک ورودی از نوع همگرا -واگرا است که طوری طراحی شده که در هر دو مرحله سرعت را کاهش داده تا به سرعت زیر صوت برسد وباعث choke نشود (اصطلاح چاک را زمانی میگویند که هوای رسیده به کمپرسور فراصوتی باشد که در این صورت راندمان به شدت افت کرده و مطلوب نیست) و فشار و دما هم افزایش یابد
نوع دیگر ورودی هوا External/internal comression intake میباشد
در این نوع یه مخروط که به آن conic میگویند در ورودی هوا قرار میگیرد(همانند Mig21 و انگلیس الکترونیک لایتنینگ و ورودی هوای موتور j58 متعلق به sr71 )این conic باعث ایجاد یه ورودی همگرا-واگرا میشود که در هر دو مرحله سرعت را کاهش و دما وفشار را افزایش میدهد.تصویرتصویر
نوع اول Pitot intake است که این نوع ورودی برای هوپیما های مادون صوت طراحی شده این مدل ورودی با بدنه فاصله دارد که لایه مرزی گردابه ای وارد موتور نشود و باعث استال نشود هر چند استثنا هم وجود دارد مثلا ورودی هوای جنگنده نسل پنجمی لایتنینگ ۲ به بدنه چسبیده است ولی طوری طراحی شده که جریان گردابه ای لایه مرزی را به خطی تبدیل میکند که خطر استال ندارد
نوع بعدی ورودی ها variable troat area میباشد که برای هواپیما های فراصوتی استفاده میشود که این نوع یک ورودی از نوع همگرا -واگرا است که طوری طراحی شده که در هر دو مرحله سرعت را کاهش داده تا به سرعت زیر صوت برسد وباعث choke نشود (اصطلاح چاک را زمانی میگویند که هوای رسیده به کمپرسور فراصوتی باشد که در این صورت راندمان به شدت افت کرده و مطلوب نیست) و فشار و دما هم افزایش یابد
نوع دیگر ورودی هوا External/internal comression intake میباشد
در این نوع یه مخروط که به آن conic میگویند در ورودی هوا قرار میگیرد(همانند Mig21 و انگلیس الکترونیک لایتنینگ و ورودی هوای موتور j58 متعلق به sr71 )این conic باعث ایجاد یه ورودی همگرا-واگرا میشود که در هر دو مرحله سرعت را کاهش و دما وفشار را افزایش میدهد.
ورودی External/internal compressio intake
تصویر
انواع کمپرسور
کمپرسور ها به سه دسته تقسیم میشوند نوع اول گریز از مرکز نوع دوم خط محوری نوع سوم ترکیبی:
کمپرسور گریز از مرکز این کمپرسور از قطعه ای بنام impeller که ایمپلر در اصل یک دیسک است که پره ها بر روی آن بصورت شعاعی قرار گرفته اند در بین این تیغه ها کانال هایی بصورت واگرا وجود دارند که باعث کاهش سرعت و افزایش فشار میشوند در پشت ایمپلر قطعه ای بنام دیفیوزر وجود دارد که این قطعه یه رینگ دوجداره است که بین جدار های آن کانال های واگرایی وجود دارد که باعث کاهش سرعت و افزایش فشار و دما میشود به هر یک دیفیوزر و یک ایمپلر یک stage میگویند از مزایای کمپرسور گریز از مرکز میتوان به راحتی آن راطراحی کرد و این نوع کمپرسور دیر تر FOD میکند (اصطلاحFOD به از بین رفتن پره های کمپرسور میگویند) ولی از معایب آن میتوان به راندمان کم آن اشاره کرد که بیشتر برای برای هواپیما های کوچک مناسب است و در هواپیما های بزرگ کاربرد ندارد
کمپرسور های گریز مرکز به انواع یک طبقه و یک ورودی . دو طبقه و یک ورودی و دو طبقه و دو ورودی تقسیم میشوند
تصویر
تصویرتصویر
یک ایمپلر یک طبقه با دو دهانه
ایمپلر دو طبقه و یک دهانه
دیفیوزر و ایمپلر
کمپرسور های محور خطی
همان طور که در اول مقاله اشاره کردم وظیفه کمپرسور افزایش فشار سیال هوا است
در کمپرسور های محور خطی در جلوی کمپرسور یه تیغه هایی وجود دارد که جریان هوا را با زاویه خاصی به کمپرسور هدایت میکند خود کمپرسور از دیسکی تشکیل شده که روی لبه ی آن تیغه ها با رعایت اصول آیرودینامیکی چیده شده اند در بین این تیغه ها کانال های واگرایی وجود دارد که باعث کاهش سرعت هوا و افزایش فشار و دمای آن میشود این نوع کمپرسور از تیغه های ثابت و متحرک تشکیل شده و بر هر دو تیغه ثابت و متحرک با هم یک stage میگویند تیغه ها همانطور که گفته شد بر روی لبه های دیسک قرار دارد و این دیسک از طریق برینگ به شفت متصل است و این شفت با اتصال به توربین باعث میشود که توربین کمپرسور را بچرخاند .
از مزایای این نوع کمپرسور میتوان به راندمان بالای آن که این کمپرسور برای هواپیما های بزرگ ساخته میشوند اشاره کرد و از معایب آن میتوان سختی طراحی آن و راحت تر کردن FOD آن اشاره کرد
در این کمپرسور هر چه به STAGE های جلو تر میرویم فشار و دما افزایش میابد در استیج های اولیه که فشار کم است آلومینیوم بکار رفته در استیج های بعدی که فشار افزایش میباد از تیتانیم و در استیج های آخری که فشار در بیشترین حد است از فولاد استفاده شده
کمپرسور محور خطی دارای سه نوع است نوع single spool که دارای یه شفت است که کمپرسور به توربین متصل کرده و نوع دیگر Twin spool که دارای دو شفت است که کمپرسور پر فشار را به توربین پر فشار و کمپرسور کم فشار را به توربین کم فشار متصل میکند و نوع دیگر را Triple spool میگویند که شفت سومی به فن متصل است

استال : به بهم خوردن نظم جریان هوا یا متلاطم شدن جریان هوا در کمپرسور که باعث افت شدید راندمان میشود استال میگویند به استال کردن تمام استیج های کمپرسور Surge میگویند که بسیار خطرناک است از علایم استال میتوان به صدای بسیار مهیب که از موتور منتشر میشود و تغییر بسیار زیاد و مستمر RPM و دمای موتور و لرزش شدید از علایم استال است راهکار های جلوگیری از استال تیغه های جلوی کمپرسور که هوا را با زاویه خاصی به کمپرسور میرساند و مجرا ها و منافذی که جریان متلاطم هوا را از موتور خارج میکندتصویر
نکته:موتور هواپیما با هوا خنک میشود ۲۵ در صد برای کار کردن موتور و ۷۵ درصد باقی برای خنک کردن.
تصویر
اتاقک احتراق
همانطور که از نامش پیداست کارش ایجاد احتراق در مخلوط هوا و سوخت است.
اتاقک احتراق همانند یک استوانه مشبک شده یا دو لوله در هم فرو رفته است که لوله داخلی برای احتراق و لوله بیرونی برای خنک کردن لوله داخلی با استفاده از هوای فشرده شده کمپرسور است جریان سیال بعد از رسیدن به به اتاقک احتراق توسط تیغه ها با زاویه خاصی وارد اتاقک احتراق میشود ود در ورودی اتاقک که قسمت احتراق است سیال هوا بصورت گردباد در آمده و با سوخت مخلوط میشود و در اینجا دمای سیال تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد هم میرسد و بعد با هوای فشرده شده کمپرسور مخلوط شده م از اتاقک احتراق خارج میشود اتاقک احتراق ها به انواع تک اتاقک احتراق و چند پوسته . تک اتاقک احتراق و دو پوسته . و چند اتاقک احتراق و چند پوسته تقسیم میشود
موتور های چند اتاقک احتراقه تنها در دو اتاقک دارای شمع هستند و سیالی که احتراق بر روی آن انجام شده توسط لوله به دیگر اتاقک ها انتقال میابد کلا اتاقک احتراق ها دارای دو شمع هستند که یکی در موقعیت ساعت ۴ و دیگری ۸ قرار میگیرد موتور های کوچک و سبک دارای یک مجرای پاشش سوخت و موتور های بزرگ دارای دو مجرای پاشش سوخت هستند شمع ها نیروی الکتریکی ۱۱۵ ولتی خود را برای جرقه از آلترناتور ها دریافت میکنند .مجرا های پاشش یوخت باید سوخت را کاملا به صورت پودر در اتاقک پخش کنند که بسرعت تبخیر شده و با هوا کاملا مخلوط شده که در صورت جرقه کاملا بسوزد اگر مجرا پاشش سوخت(انژکتور) سوخت را به صورت پودر نپاشاند یعنی بزرگتر باشد و تبخیر کامل نشود در این صورت به صورت کاملا نخواهد سوخت و دوده میزند و دود ساهی از خود بجا میگذارد دقیقا همان مشکلی که موتور های J-79 و RD-33 دارند و اگر مجرا های پاشش سوخت سوخت را با زاویه نامناسب بپاشانند در این صورت دمای دیواره بیش از حد بالا خواهد رفت
اتاقک احتراقتصویر
تصویر
موتور چند اتاقک احتراق
موتور چند اتاقک احتراقتصویر
تصویرتصویر
توربین
وظیفه توربین تبدیل انرژی حرارتی سیال به انرژی مکانیکی و انتقال آن به کمپرسور توسط یک شفت و چرخاندن کمپرسور است
توربین ها همانند کمپرسور های محور خطی هستند از یه دیسک که تیغه ها بر روی لبه ی آن نصب شده اند و در بین این تیغه ها کانال های هایی بصورات همگرا است که سرعت سیال را افزایش داده و فشار و دمای آن را کاهش میدهد دقیقا بر عکس کمپرسور ،توربین ها با توجه به اینکه با گاز های خیلی داغ سر و کار دارند از آلیاژ های مقاوم کبالت و نیکل ساخته شده اند در توربین تیغه ها بر روی لبه ی دیسک هستند و از طریق برینگ به شفت متصل هستند و شفت نیردی مکانیکی حاصله را به کمپرسور رسانده و آن را میچرخاند
در کمپرسور هر چقدر به استیج های جلو بریم فشار بیشتر میشود ولی در توربین بر عکس هر چه استیج های جلویی میرویم فشار کاهش میابد یعنی در کمپرسور آخرین استیج پرفشار است و در توربین اولین استیج.در اول توربین NVG ها یا همان تیغه های ثابت هستند و بعد از آن تیغه های متحرکت و بر هر یک تیغه ثابت و چرخان یک STAGE میگویند
اگزوز یا Jet Pipe:
سیال هوا بعد از عبور از توربین به Jet pipe میرسد ورودی jet pipe بصورت مخروط بوده تا جریان هوا متلاطم نشود و دورن jet pipe با توجه به اینکه در معرض گاز های داغ قرار دارد از آلیاژ های مقاوم و مواد نسوز ساخته شده و در کل jet pipe بصورت یک کانال واگرا است که فشار و دما افزایش و سرعت کاهش میابد گاهی اوقات در Jet pipe مجرای پاشش سوخت قرار میدهند که با پاشش سوخت احتراق دوم صودت گرفته که به آن پس سوز میگویند پس یوز ۵۰ در صد رانش و ۱۵۰ درصد مصرف سوخت را افزایش میدهد و فشار فراوانی به موتور وارد میشود پس سوز برای تیک آف و رسیدن به سرعت صوت و موارد ضروری استفاده میشود با توجه به اینکه به صرفه نیست ولی برای رسیدن به سرعت صوت لازم است و چاره ای نیست هر چند امروز موتور PW F-119 متعلق به سوپر جنگنده F-22 به این جنگنده قابلیت ابر کروز بخشیده یعنی بدون پس سوز قابلیت رسیدن به سرعت صوت دارد (رپتور بدون پس سوز به 1.82 ماخ میرسد) که در این صورت نیازی به پس سوز نیست که فشار کمتری هم به موتور وارد میشود و عمر عملیاتی آن بیشتر میشود و نسبت به حالت پس سوز مصرف سوخت بسیار کمتری دارد .
خروجی و نازل :تصویرتصویر تصویرتصویر
نازل به قسمتی میگویند که گاز های داغ از آن خارج شده و طبق قانون سوم نیوتن باعث رانش میشود
حتما دیده اید که زمانی که یک جنگنده پس سوز میگیرد خروجی های موتور بزرگتر میشوند این امر با استفاده از فشار سوخت به سیلندرهای عملگر انجام میگیرد
دلیلش این است چون زمان پس سوز فشار گاز های خروجی به شدت افزایش یافته و ممکن است فشار به داخل موتور زده و باعث استال شود ولی در حالت غیر پس سوز خروجی تنگ تر شده و باعث میشود که گاز ها به حداکثر سرعت خود برسند و رانش مطلوبی فراهم کنند .
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

آیا هواپیمای شتاب دهنده هم شروع به بالا رفتن می کند؟
فرض کنید که یک هواپیما در سطح پرواز است. اگر به درستی متوجه شده باشم در این شرایط چهار نیرو بر آن اثر می‌گذارند: وزن، رانش، کشیدن و بلند کردن.
لیفت به چگالی هوا، سرعت هوا، مساحت بال و ضریب بالابر بستگی دارد. در شرایطی که در بالا توضیح داده شد، همه این پارامترها ثابت هستند به استثنای سرعت هوایی که می تواند توسط خلبان تغییر کند. بنابراین وقتی افزایش سرعت بالابر افزایش می یابد، منطقی است زیرا به نظر می رسد هواپیماها اینگونه بلند می شوند.
با این حال، هنگامی که فیلم‌هایی از شتاب‌گیری هواپیماها را تماشا می‌کنید (مثلاً زمانی که یک جنگنده پس سوز را روشن می‌کند)، به نظر می‌رسد که می‌توانند ارتفاع را حفظ کنند.
در این مرحله من سه احتمال را می بینم:
هواپیما بالا نمی رود یا خیلی کم بالا می رود زیرا خلبان به طور همزمان جبران می کند.
من تصور اشتباهی دارم و هواپیما صعود می کند.
استدلال من در بالا اشتباه بود و در واقع هیچ دلیلی برای صعود بیشتر هواپیما وجود ندارد.
پس، کدام یک است؟
شما فرض می کنید که سه نیرو از چهار نیرو ثابت هستند. این کاملاً درست نیست: فقط جرم داده شده است، همه نیروهای دیگر متغیر هستند.
Thrust T: با تنظیم دریچه گاز تغییر می کند. همچنین، رانش می تواند با سرعت پرواز v تغییر کند به گونه ای که می تواند به صورت $T \propto v^{n_v}$ بیان شود.
Lift L: به سرعت و زاویه حمله α بستگی دارد، مانند $L \propto v^2 \cdot (\alpha - \alpha_0)$. هواپیمای شتاب‌دهنده با کاهش تدریجی زاویه حمله، در سطح نگه داشته می‌شود، به‌طوری که بلند کردن دقیقاً برابر با وزن باشد. آسانسور وسیله ای برای کنترل زاویه حمله است.
کشیدن D: مانند لیفت، درگ نیز به سرعت و زاویه حمله بستگی دارد: $D \propto v^2\cdot (\alpha - \alpha_0)^2$
گزینه a شما صحیح است: خلبان با تنظیم زاویه حمله با فشار تدریجی چوب به جلو، جبران می کند. اگر چوب (و در نتیجه آسانسور) را بدون تغییر نگه می داشت، هواپیما صعود می کرد.
اکنون ممکن است مناسب باشد که مفهوم توان اضافی خاص (SEP) را معرفی کنیم. این قدرت اضافی در دسترس خلبان است که به وزن هواپیما مربوط می شود تا آن را بین هواپیماها مقایسه کند.
$SEP = \frac{P_{eff}-D\cdot v}{m\cdot g}$که در آن $P_{eff} = T\cdot v$ قدرت موثر است: $P_{eff} = T\cdot v$. هنگامی که خلبان بیش از نیاز به رانش برای پرواز سطحی فرمان می دهد، نیروی رانش اضافی می تواند به انرژی جنبشی (سرعت) یا انرژی پتانسیل (ارتفاع) تبدیل شود. اگر به واحدها نگاه کنید، SEP یک سرعت است. مشخص می شود که در صورت ثابت ماندن سرعت پرواز، سرعت صعود ممکن است:
$SEP = v_z$
در واقع، سرعت عملی صعود کوچکتر است، زیرا هواپیما برای جبران کاهش چگالی هوا، باید هنگام صعود سرعت خود را افزایش دهد.
شتاب احتمالی تقریباً به آسانی از روی توان اضافی خاص محاسبه می شود:
$\ddot x = SEP\cdot\frac{g}{v}$
البته، مخلوطی از هر دو نیز امکان پذیر است، همانطور که معامله در یکی برای دیگری امکان پذیر است. با تنظیم آسانسور و همراه با آن مسیر پرواز، خلبان تصمیم می گیرد چه اتفاقی بیفتد.
با کاهش سرعت، دماغه هواپیما به سمت پایین خواهد رفت و با شروع به پایین آمدن، هواپیما مقداری سرعت می گیرد. این کار را تا زمانی انجام می دهد که کمی سرعت بیشتری بگیرد و دماغه اکنون کمی به سمت بالا حرکت کند، با انجام این کار کمی سرعت را کاهش دهد و غیره. به آن نوسان فوگوئید می گویند.
وقتی دریچه‌های گاز را کف می‌کنید، دقیقاً همین اتفاق می‌افتد: سرعت افزایش می‌یابد، هواپیما می‌خواهد دماغه را به سمت آسمان بگیرد، هواپیما کمی سرعت خود را کاهش می‌دهد، که باعث می‌شود هواپیما بخواهد دماغه را کمی پایین‌تر نشان دهد. کمی تکان می خورد و سپس با همان سرعتی که قبل از فشار دادن دریچه گاز داشتید، در یک صعود ملایم خوب قرار می گیرد.
این افزایش نیروی بالابر نیست که باعث بالا رفتن تهویه مطبوع می شود (در واقع شما در هنگام بالا رفتن از ارتفاع کمتری خواهید داشت و AoA کاهش می یابد)، این حرکت پایداری است که دماغه را بالا می برد و باعث می شود که قدرت اضافی موتورها اشاره کردن این چیزی است که باعث می شود شما صعود کنید.
پس چگونه خلبانان در حین شتاب، پرواز را در سطح خود حفظ می کنند؟ هل دادن کنترل به سمت جلو به هواپیمای عقب دستور می دهد تا پایین آمدن کمتری ایجاد کند، دم را بالا بیاورد، دماغه را پایین بیاورد و دماغه هواپیما را متعادل کند. شما اکنون همچنان در سطح پرواز هستید، کمی سریع‌تر، و کمی بیشتر به سمت پایین پرواز می‌کنید: به دلیل سرعت اضافی، اکنون AoA کمتری نسبت به قبل دارید، بنابراین بینی شما چند دقیقه پایین‌تر از قبل است. آهسته تر.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

آیا بلند کردن وزن در یک صعود برابر است
ین موضوع مدام در بحث ها و سؤالاتی مانند این سؤال مطرح می شود که می پرسد آیا بلند کردن با وزنه در پرواز هم سطح است یا خیر. پاسخ های خوبی وجود دارد، با اشاره به اینکه نیروی رو به بالا منابع زیادی دارد. اما برخی نیز که نیاز به توضیح دارند.
همچنین در چندین مکان در این سایت Aviation SE، در سوال و نظرات، ذکر شده است که اگر هواپیما به سمت بالا یا پایین شتاب نداشته باشد، بلند کردن همیشه برابر با وزن است، زیرا طبق نیوتن فقط یک شتاب به نیروی اضافی نیاز دارد.
با باد صفر، بالابر همیشه به عنوان نیروی عمود بر مسیر پرواز تعریف می شود، اما گرانش با محورهای هواپیما کج نمی شود. بنابراین سؤال من در مورد مجموع همه نیروهای عمودی است: در یک صعود ثابت، آیا کل نیروی عمودی به سمت بالا از همه منابع (بال، دم، موتورها، بدنه) بزرگتر یا برابر با وزن هواپیما است.این بستگی به این دارد که دقیقاً «بلند کردن» و «وزن» را چگونه تعریف کنید. ممکن است به طور شهودی بگویید که بالابر تمام نیروهایی است که بر روی هواپیما در جهت بالا عمل می کنند، مانند این:
در این حالت، وزن بالابر باید برابر باشد، در غیر این صورت هواپیما شتاب می گیرد. یعنی سرعت صعود آن در حال تغییر است.
اما معمول تر است که لیفت را به این صورت تعریف کنیم:
در اینجا، وزن بالابر و وزن با هم برابرند، اما در جهات مختلف. البته نیازی نیست که بالابر از نظر اندازه برابر باشد: می توان آن را با زاویه حمله تنظیم کرد. اما بیایید فرض کنیم بلند کردن برابر با وزن است و ببینیم چه اتفاقی می‌افتد.
بیایید همه محاسبات خود را با Earth به عنوان چارچوب مرجع انجام دهیم. تجزیه لیفت به مجموع اجزای عمودی و افقی مفید است تا بتوانیم نیروهای افقی و نیروهای عمودی را جداگانه تجزیه و تحلیل کنیم:
با مقایسه مولفه عمودی بالابر با وزن، می بینیم که آنها برابر نیستند:
تنها با در نظر گرفتن نیروهای عمودی کشیده شده در اینجا، یک نیروی خالص رو به پایین روی هواپیما وجود دارد. پس چرا سرعت صعود کاهش نمی یابد؟
یک تحول مشابه برای رانش اتفاق می افتد. در یک صعود، رانش یک جزء اضافی به سمت بالا را فراهم می کند. و البته ما باید کشیدن را نیز در نظر بگیریم. در یک صعود ثابت، لیفت (طبق تعریف مرسوم) برابر با وزن نیست، بلکه مجموع تمام اجزای عمودی بالابر، رانش و کشیدن وزن برابر است.
بیایید مقدار دلخواه درگ و نیروی رانش کافی برای متعادل کردن نیروهای عمودی اضافه کنیم.
اکنون نیروهای عمودی متعادل هستند اما اگر پرواز پایدار می خواهیم نیروهای افقی نیز باید متعادل باشند. با اضافه کردن تمام نیروهای افقی در نقاشی من، یک نیروی خالص در سمت چپ وجود دارد. بنابراین ممکن است این هواپیما در این لحظه سرعت صعود خود را ثابت نگه دارد، اما در حال از دست دادن سرعت است و احتمالاً به سمت توقف حرکت می کند.
به یاد داشته باشید، ما در ابتدا مقدار لیفت را برابر با وزن قرار می‌دهیم، و این اتفاق می‌افتد. بدون تغییر جهت یا بزرگی بالابر، هیچ راه حلی وجود ندارد که منجر به پرواز پایدار شود.
بنابراین، یک هواپیمای کوهنوردی به آسانسور کمتری نیاز دارد. برای حفظ این جهت و سرعت، این خلبان باید با کاهش زاویه حمله، برش را کاهش دهد و نیروی رانش را به گونه ای افزایش دهد که بردارها به صفر برسند و نیروی خالصی به هواپیما وارد نشود. کاهش نیروی بالابر باعث کاهش کشش نیز می شود.
1 هر چارچوب مرجع دیگری می تواند کار کند. برای مثال می‌توانیم از هواپیما به‌عنوان چارچوب مرجع استفاده کنیم، که به این معنی است که بالابر همیشه بالاست، اما وزن تغییر جهت می‌دهد.تصویرتصویر
پاسخ دیگرمطولانی: وقتی مسیر پرواز افقی نباشد، بالابر عمودی نیست، بلکه عمود بر جهت حرکت (در هوای ساکن) خواهد بود. رانش نیز یک جزء عمودی خواهد داشت و از نظر بزرگی با درگ متفاوت است، زیرا رانش اضافی برای افزایش انرژی پتانسیل هواپیما مورد نیاز است. توجه داشته باشید که مولفه عمودی بالابر با کسینوس زاویه مسیر پرواز متناسب است در حالی که مولفه عمودی رانش متناسب با سینوس زاویه مسیر پرواز است، بنابراین قسمت رانش در زوایای مسیر پروازی کوچک سریعتر رشد می کند. بنابراین، در هنگام بالا رفتن، رانش مقداری جزء عمودی اضافه می کند، بنابراین به بالابر کمتری نیاز است.
باز هم در فرود به آسانسور کمتری نیاز است. اکنون رانش کوچکتر از درگ است، و کشش، با اشاره کمی به سمت بالا، یک جزء عمودی را ایجاد می کند و وزن را خنثی می کند. بنابراین در هر دو مورد بالابر کوچکتر از وزن است.
تاکنون این پرواز بدون شتاب بوده است. اما معمولاً یک صعود دارای مولفه های شتاب است:
برای تنظیم سرعت با تغییر چگالی (شتاب به منظور ماندن در همان سرعت هوای مشخص شده) یا عدد ماخ (کاهش سرعت برای ماندن در همان عدد ماخ)، و
زیرا هواپیما سرعت عمودی را از دست می دهد زیرا رانش با تغییر چگالی و در مورد هواپیماهای ملخی و توربوفن ها با افزایش سرعت واقعی هوا کاهش می یابد.
این اثر دوم، مسلماً کوچک، نیروی اینرسی عمودی را اضافه می‌کند که به نیروهای عمودی باقی‌مانده، یعنی لیفت و رانش می‌افزاید. وقتی این نیروی اینرسی در نظر گرفته شود، نیروهای عمودی باقی مانده اندکی کمتر از وزن هستند.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

TL; DNR
آیا بلند کردن وزنه در حالت صعود ثابت وزن برابری دارد؟ نیروی عمودی در یک صعود حالت پایدار بیشتر است، اما بالابر ممکن است بسته به نحوه اجرای صعود کج شود. محور هواپیما را نسبت به محورهای زمین کج کنید، و طبق تعریف، بخشی از بردار گرانش اکنون در محور رانش/کشش هواپیما قرار دارد. این بسیار واضح است و موردی که همه در پاسخ های خود با جزئیات به آن اشاره می کنند. با این حال، صعود حالت ثابت را می توان با بینی مستقیم به جلو نیز انجام داد و سپس بلند کردن وزنه بزرگتر است. و هلیکوپترها هم هواپیما هستند...
بستگی به جهت نسبی محور دارد.
گرانش همیشه با محورهای زمین همسو است.
برای هواپیماهای بال ثابت، لیفت و کشیدن با محورهای جریان هوا (همتراز با جریان هوا در وضعیت شروع حالت ثابت) هستند. توجه داشته باشید که رانش فقط با درگ در AoA صفر تراز است.
مسئله این است که برای هواپیماهای بال ثابت، صعود حالت ثابت عمدتاً و به طور خودکار با افزایش AoA همراه است که محورهای هواپیما را به سمت بالا کج می کند و در نتیجه محورهای جریان هوا به سمت بالا متمایل می شود. اما هواپیماهای بال ثابت می توانند با افزایش سرعت نیز صعود کنند که منجر به صعود حالت ثابت با کاهش AoA می شود.
در زیر تجزیه و تحلیلی از این دو مورد برای بالا رفتن از بال ثابت و هلیکوپترهایی که محورهای جریان هوا با پره‌ها در حال چرخش هستند، ارائه می‌شود، نه نیروی رانش.
TL; DNR
صعود بال ثابت با افزایش AoA: مدول بردار بالابر <بردار جاذبه
صعود بال ثابت با افزایش سرعت: mod lift > mod g
هلیکوپتر در صعود ثابت: mod lift >> mod g
تصویر
L را در زاویه α بلند کنید
D را در زاویه α بکشید
رانش T را در زاویه ϕ
وزن W در عمودی
تعادل نیرو در پرواز بدون شتاب:
$T\cdot cos(\phi) = L\cdot sin(\alpha) + D\cdot cos(\alpha) \tag{H}$
$L\cdot cos(\alpha) + T\cdot sin(\phi) = D \cdot sin(\alpha) + W \tag{V}$
معادله (V) بیان می کند که کل نیروی عمودی رو به بالا برابر با وزن به اضافه مولفه ای از کشش آیرودینامیکی کل هواپیما، بال + بدنه + دم و غیره است. بنابراین کل نیروی رو به بالا همیشه بزرگتر از وزن خواهد بود، مگر اینکه α = 0 باشد.
بیایید به چند مورد نگاهی بیندازیم.
1. صعود به دلیل افزایش سرعت، بال ثابت
که نیروهای رانش و بالابر را با قرار دادن بال روی یک تیر نصب شده روی واگن قطار تعریف کرد. اگر رانش افزایش یابد، سرعت افزایش می یابد و بال با سرعت ثابت Vz به سمت بالا صعود می کند. این زاویه حمله را تغییر می دهد و بردار لیفت را به سمت عقب متمایل می کند. هنگامی که کل نیروی عمودی رو به بالا با وزن یکسان باشد، بال با سرعت ثابت بالا می رود، به اضافه مولفه عمودی درگ که به سمت پایین می رود.
تصویر
توجه داشته باشید که نیروی رانش در هیچ کجای این تصویر دیده نمی شود، فقط نیروهای آیرودینامیکی. رانش در زاویه ϕ = 0 تنظیم می شود و برابر با L * sin(α) + D * cos (α) خواهد بود. بالابر L با زاویه α به سمت عقب متمایل می شود و با ضریب 1/cos(α) از نیروی عمودی رو به بالا بیشتر است.
بنابراین در این مورد (بالا رفتن با افزایش سرعت):
کل نیروی رو به بالا به مقدار D * sin α از وزن بیشتر است.
لیفت تنها عامل ایجاد نیروی رو به بالا است، به عقب متمایل می شود و از کل نیروی عمودی به سمت بالا بیشتر است.
2. صعود به دلیل ارتفاع هواپیما، بال ثابت
حال بیایید نگاهی دقیق‌تر به مورد هواپیمای بال ثابت داشته باشیم که به دلیل افزایش زاویه شیب بالا می‌رود. تمام نیروهای فوق و هر دو معادله (H) و (V) باید در نظر گرفته شوند. زاویه حمله α با زاویه شیب ϕ، سرعت هوایی V و سرعت صعود z˙ تعریف می شود.
پس در این مورد:
مجموع نیروی رو به بالا مجدداً با مقدار D * sin(α) از وزن بیشتر است.
هر دو رانش T و بالابر L در کل نیروی رو به بالا نقش دارند. اینکه هر کدام چقدر کمک می کند به زاویه گام ϕ و سرعت صعود z˙ بستگی دارد. شیب محورهای بیشتر به این معنی است: نسبت کوچکتر Lift، نسبت بیشتر تراست.
3. هلیکوپتر در صعود عمودی
حالا برای هلیکوپتر در حال صعود. در نگاه اول، این موردی است که فقط رانش مسئول عمل صعود است، زیرا دیسک روتور نیروی رانش عمودی را به سمت پایین ارائه می دهد. اما نکته اینجاست: این از منظر بدنه است، اما اکنون بالابر نسبت به سرعت هوای پره چرخان تعریف شده است.
چارچوب مرجع ما بار دیگر محورهای زمین است. هلیکوپتر عمودی صعود دارای همان نیروی آیرودینامیکی رو به پایین هلیکوپتر معلق است، به علاوه افزایش جزئی به دلیل کشش عمودی بدنه. خلبان هلیکوپتر را از شناور به بالا رفتن با کشیدن دسته، افزایش گام تیغه و کج کردن بردار بالابر به سمت عقب (محورهای زمین) تغییر داد.
تصویر
مولفه عمودی بالابر برابر با وزن به اضافه مولفه عمودی رو به پایین (کشش تیغه + کشش عمودی بدنه) است. بالابر با ضریب 1/cos φ از مولفه عمودی آن بیشتر است.
بنابراین در این مورد (بالا رفتن با افزایش زمین):
مجموع نیروی عمودی رو به بالا با مقدار (D * sin(α) + کشش عمودی بدنه) از وزن بیشتر است.
لیفت تنها عامل ایجاد نیروی عمودی به سمت بالا است و به سمت عقب متمایل می شود، بنابراین بالابر توسط ضریب 1/cos(α) از کل نیروی عمودی بیشتر است.
نتیجه
مورد 2 استچندین بار در این سایت در نظر گرفته شده است. لیفت آیرودینامیکی بسته به زوایای مربوطه و سرعت ممکن است کمتر از وزن باشد. رانش باید همیشه با مقدار L * sin(α) بیشتر از پرواز افقی ثابت باشد.
همه موارد نیروی عمودی به سمت بالا بالاتر از وزن دارند: یک جزء درگ آیرودینامیکی عمودی باید جبران شود. به طور شهودی از این مثال واضح است.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

چرا هواپیماها برای بالا رفتن دماغه خود را بلند می کنند؟سرعت بیشتر یک هواپیما منجر به بلندتر شدن بیشتر می شود - و از آنجایی که وزن آن ثابت می ماند (یا حتی کاهش می یابد) - افزایش بیشتر منجر به افزایش ارتفاع بدون نیاز به زمین می شود. اما چرا هواپیماها با «بالا کشیدن دماغه» بالا می روند؟ آیا برای صعود هر چه سریعتر و نیاز به فضای افقی کمتر است؟یک هواپیمای کوهنوردی نسبت به پرواز افقی به بالابر آیرودینامیکی کمتری نیاز دارد، نه بیشتر.
اکنون توجه شما را جلب کرده ام، امیدوارم. دلیلش خیلی ساده است:
بالابر برابر با وزن است و فقط به این دلیل که خلبان زاویه مسیر پرواز متفاوتی را انتخاب می کند، وزن هواپیما تغییر نمی کند. مجموع تمام نیروهای بالابر هنوز باید وزن را متعادل کند، اما در هنگام صعود سهم کمی از موتور (های) بالابر دریافت می کنید زیرا نیروی رانش (آنها) درست مانند بقیه بدنه هواپیما به سمت بالا خواهد رفت.
نیروها و زوایای آنها بر روی هواپیمای صعود کننده در نمای جانبی
اجازه ندهید پیکان های زیاد و حروف یونانی شما را گیج کنند. برای تعادل، لیفت (L، آبی تیره)، درگ (D، قرمز)، رانش (T، سبز) و وزن (m⋅g، سیاه) باید به گونه‌ای جمع شوند که بتوان آنها را در یک مجموعه بسته از بردارها ترکیب کرد. . من این کار را با بردارهای رنگ روشن تر در اطراف وزن انجام داده ام. از آنجایی که مسیر پرواز به سمت بالا است، نیروی رانش نیز که اکنون دارای یک جزء عمودی کوچک است، نیز وجود دارد. اکنون بردار بالابر می تواند کمی کوتاهتر باشد.
حالت شدید صعود عمودی را در نظر بگیرید: اکنون تمام نیروی رانش از وزن پشتیبانی می کند و دیگر نیازی به بالابر آیرودینامیکی نیست.
یک اثر دوم بسیار ظریف‌تر وجود دارد: وقتی بالا می‌روید، هوا رقیق‌تر می‌شود و عملکرد موتور به نسبت پایین می‌آید. با همان سرعت مشخص شده هوا، هواپیما به طور مداوم سرعت صعود خود را کاهش می دهد و این کاهش سرعت نیروی اینرسی کوچکی را آزاد می کند که دوباره به بلند شدن و خنثی کردن وزن می افزاید.
برعکس، در ابتدای مرحله صعود، هواپیما نیاز به ایجاد نیروی بالابر لحظه‌ای بیشتری دارد تا خود را به سمت بالا شتاب دهد. تنها در این صورت، هنگامی که سرعت صعود افزایش می یابد، برای غلبه بر اثر اینرسی که در این لحظه به سمت پایین کار می کند، بالابر باید بزرگتر از وزن باشد. برای افراد فوق‌العاده: اگر کسری لیفت را در طول زمان اثر فوق الذکر و بالابر اضافی را در طول زمان برای شتاب صعود یکپارچه کنید، هر دو دقیقاً لغو می‌شوند.
برای پاسخ مستقیم به سوال شما: برای صعود نیاز به افزایش انرژی اضافی دارید نه سرعت. این کار معمولاً با افزایش توان خروجی موتور یا با کوتاه کردن هواپیما با سرعت کمتر انجام می‌شود، جایی که درگ کمتر است، بنابراین قدرت بیشتری برای صعود باقی می‌ماند. این سوال حاوی جزئیات بیشتری در مورد چگونگی رسیدن به هواپیما برای صعود است. به خصوص به تشبیه سطل @SteveV توجه کنید.
اگر از انرژی جنبشی هواپیما به‌عنوان منبع رانش استفاده می‌کنید، همین مکانیسم را می‌توان برای صعودهای ثابت به کار برد، جایی که سرعت با ارتفاع عوض می‌شود، مانند گلایدرها.
نگرش به سمت بالا فقط نتیجه یک مسیر پرواز متفاوت است. از آنجایی که بالابر آیرودینامیکی مورد نیاز تقریباً یکسان خواهد بود، زاویه حمله نیز تقریباً یکسان خواهد بود و کل هواپیما باید به سمت بالا پرواز کند. این شبیه خودرویی است که نگرش مشابهی نسبت به جاده دارد، اما وقتی در سربالایی رانندگی می‌کنید، هم ماشین و هم جاده به سمت بالا کج می‌شوند.
این تشابه زمانی که سرعت را تغییر می‌دهید از بین می‌رود - پرواز با سرعت کمتر به زاویه حمله بیشتری نیاز دارد تا همچنان همان بالابر را ایجاد کند، و این تغییر دماغه بالا به زاویه نگرش شما اضافه می‌شود.به عنوان یک قاعده کلی و بدون توضیح فنی طولانی مدت در مورد چگونگی و چرایی در اینجا یک پاسخ ساده است . در پرواز مستقیم و همسطح، اگر قدرت را بدون تغییر نگرش هواپیما کاهش دهید، هواپیما فرود می آید، برعکس اگر قدرت هواپیما را افزایش دهید، بالا می رود. حالا همون هواپیما بدون تغییر تنظیمات قدرتش اگه با بالا بردن دماغه نگرشش رو تغییر بدید سرعتش کم میشه در نتیجه با همون تنظیمات قدرت در دماغه پایین هواپیما سرعتش بیشتر میشه. بنابراین قانون شما این است که "قدرت برابر است با قد" و "نگرش برابر است با سرعت". برو و یه درس پرواز بگیر و امتحان کن، متوجه منظورم میشی.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

بالا بردن بیشتر منجر به افزایش ارتفاع می شود
اینجا جایی است که شما برای اولین بار به بیراهه رفته اید. بلند کردن در واقع کمتر از وزن در یک صعود خطی پایدار است. نکته اساسی که یک صعود پایدار پایدار را ممکن می‌سازد این است که بردار Thrust به جای افقی به سمت بالا اشاره می‌کند، که تنها زمانی درست است که رانش بزرگتر از Drag باشد. بعداً در این پاسخ به این نکته باز خواهیم گشت.
اما چرا هواپیماها با «بالا کشیدن دماغه» بالا می روند؟
صرف نظر از اینکه 1) با زاویه حمله زیاد (اما ثابت) و سرعت هوایی کمتر صعود کنیم یا 2) به سرعت هوایی بالاتر شتاب دهیم و با حمله کم (اما ثابت) صعود کنیم، هواپیما در صعود تا حدی ارتفاع دارد، زیرا مسیر پرواز به سمت بالا است، و وضعیت زمین بدنه مجموع زاویه صعود مسیر پرواز به اضافه زاویه حمله بال منهای زاویه برخورد است. (یعنی "زاویه دکلینگ" بال نسبت به بدنه).
راه سوم برای صعود این است که همان نگرش زمینی را داشته باشید که هواپیما در پرواز در سطح (ارتفاع ثابت) داشت، اما این امر زاویه حمله را محدود می کند تا بسیار پایین بماند - هر چه سرعت صعود بیشتر و تندتر باشد. در مسیر صعود، زاویه حمله پایین تر مجبور به رفتن می شود. این حلقه بازخوردی نیست که منجر به نرخ بالای صعود شود!
برای درک اینکه چرا در موقعیت مصنوعی که موقعیت زمین هواپیما محدود به ثابت شدن است، زاویه مسیر صعود بر زاویه حمله بال تأثیر می گذارد، باید بدانید که جریان هوا یا «باد نسبی» احساس شده توسط هواپیما در حال پرواز دقیقاً در جهت مخالف مسیر حرکت هواپیما از طریق توده هوا است - که در این مورد مسیر صعود است. (برای سادگی، ما فرض می‌کنیم که هیچ باد یا جریان رو به بالا/پایینی وجود ندارد - این چیزها می‌توانند زاویه صعود را که نسبت به زمین به دست می‌آید بدون تغییر "باد نسبی" احساس شده توسط هواپیما تغییر دهند، اما این سوال واقعاً درباره این موضوع نیست.) درک اینکه باد نسبی "احساس" شده توسط هواپیما همیشه دقیقاً مخالف مسیر پرواز هواپیما از طریق توده هوا است، یکی از مهمترین چیزها در درک نحوه پرواز هواپیما است.
بنابراین، حتی در هواپیماهایی با زاویه تابش غیرمعمول بالا مانند B-52، هواپیما در یک صعود شیب دار تا بالای دماغه خواهد بود.
در تئوری، حتی هواپیماهایی با زاویه تابش صفر می‌توانند با بدنه دقیقاً افقی بالابر ایجاد کنند. اگر مسیر پرواز کمی بالا می رفت، آنگاه بال با زاویه حمله کمی منفی پرواز می کرد، اما یک ایرفویل خمیده همچنان می تواند در چنین شرایطی بالابر ایجاد کند. اما اگر بال در زاویه حمله بالاتری قرار داشت، هواپیما نسبت بالابر به درگ بسیار بالاتری تولید می کرد. حتی با وجود اینکه لیفت در یک صعود کمتر از وزن است، نسبت بالای لیفت به کشیدن همچنان با زاویه صعود تند مرتبط است. این پاسخ مربوط به ASE را ببینید تا بدانید چرا: آیا وزنه‌های مساوی در یک صعود بلند می‌شود؟
بالاترین نسبت L/D در زوایای حمله نسبتاً بالا ایجاد می شود. بنابراین این زمانی است که ما شیب دارترین زاویه صعود را خواهیم دید. بالاترین سرعت صعود در زاویه حمله تا حدودی پایین‌تر است، اما دماغه هواپیما همچنان در بالای افق قرار می‌گیرد، زیرا این واقعیت ساده است که وضعیت زمین بدنه مجموع زاویه صعود پرواز است. مسیر به اضافه زاویه حمله بال منهای زاویه برخورد بال نسبت به بدنه.
آیا این درست است که اساساً یک هواپیما برای صعود فقط باید شتاب بگیرد؟
خیر، برای صعود خطی حالت پایدار با سرعت ثابت، هواپیما همچنین باید نیروی تراست بیشتری ایجاد کند تا درگ، و همچنین باید بردار رانش را به سمت بالا نشان دهد.
در این مرحله لازم است پاراگراف را که شروع می‌کند مرور کنیم: «راه سوم برای صعود حفظ همان وضعیت زمینی است که هواپیما در پرواز در سطح (در ارتفاع ثابت) داشت». در واقع مشکل دیگری در اینجا وجود دارد به غیر از این که ما بال را مجبور می‌کنیم با زاویه حمله بسیار پایین پرواز کند، جایی که نسبت L/D ضعیف است. مشکل دیگر این است که بردار Thrust افقی می ماند و بنابراین یک صعود پایدار پایدار امکان پذیر است.
(به طور طبیعی، ما می‌توانیم یک گلایدر را بدون رانش بزرگ‌نمایی کنیم یا حتی حلقه بزنیم. در صعود حلقه یا زوم، نیاز برای یک چند ضلعی برداری نزدیک از Lift، Weight، Drag و Thrust (در صورت وجود) ناپدید می‌شود، بنابراین محدودیت‌ها عبارتند از کاملاً متفاوت از یک صعود پایدار پایدار.)
مورد هواپیمایی مانند B-52 را در نظر بگیرید. این بال در زاویه برخورد بالایی با بدنه نصب شده است تا با ایجاد امکان برخاستن بدون چرخش، طراحی ارابه فرود "دوچرخه" را در خود جای دهد و در پروازهای کروز دوربرد، نیروی پسا را ​​کاهش دهد. حتی با وجود سطح بدنه نسبت به جریان هوا، بال در زاویه حمله کارآمد، با نسبت L/D بالا قرار دارد. اگر هواپیما بیشتر از وزن خود برافراشته ایجاد کند، آیا این بدان معناست که در حالت صعود ثابت است؟ نه، به این معنی است که مسیر پرواز به سمت بالا منحنی یا خم می شود و باعث می شود هواپیما به سمت بالا بپیچد.که به بردار Thrust یک جزء رو به بالا می دهد. در این مرحله Lift در واقع اندکی کاهش می یابد و به مقداری کوچکتر از Weight می رسد زیرا هواپیما در حالت صعودی ثابت قرار می گیرد با Thrust بزرگتر از Drag، دماغه بالای افق، و بردار Thrust به سمت بالا و کمک به پشتیبانی بخشی از وزن هواپیما
توجه داشته باشید که وقتی زاویه حمله بال را تغییر می‌دهیم و نسبت ضریب لیفت را به ضریب درگ تغییر می‌دهیم، برای زوایای صعود یا فرود کم عمق تا متوسط، سرعت هوا در نهایت به گونه‌ای پاسخ می‌دهد که Lift در واقع تقریباً ثابت می‌ماند، در حالی که کشیدن بسیار متفاوت است. دلیل انتخاب زاویه حمله بهینه برای صعود، در واقع به حداکثر رساندن Lift نیست، بلکه برای به حداقل رساندن Drag و در نتیجه به حداکثر رساندن نسبت تراست به کشیدن است. اما صرف نظر از اینکه زاویه حمله ای را انتخاب کرده ایم که نسبت L/D بالا داشته باشد یا نسبت L/D پایین، اگر بردار Thrust به جای اینکه به سمت بالا به سمت افقی باشد، در این صورت ما در حال صعود نیستیم - حداقل نه بیشتر از یک لحظه (در ادامه بیشتر در این مورد!)
دوباره، برای اطلاعات بیشتر در مورد رابطه بین رانش، کشیدن، بلند کردن و وزن در یک صعود، به پاسخ ASE مربوطه مراجعه کنید آیا وزنه بلند کردن در یک صعود برابر است؟
یک یادداشت پایانی - یک وضعیت عجیب و غریب که مشخصه پرواز آزاد معمولی نیست (به این معنی که هواپیما توسط یک سیم بکسل به وسیله نقلیه دیگری که نیروی رانش را ارائه می دهد متصل نیست) در این پرسش و پاسخ ASE مرتبط مورد بحث قرار گرفت. این وضعیت شامل یک بال است که روی یک میله متصل به گاری به بالا و پایین می لغزد. در این حالت، حتی اگر بردار رانش را می توان افقی در نظر گرفت، بال در واقع می تواند به آرامی از قطب بالا برود در حالی که وضعیت زمین ثابت را حفظ می کند، اما زاویه حمله آن نسبت به جریان هوا با بالا رفتن کاهش می یابد. همانطور که در پاسخ حاضر بحث شد، نرخ افزایش می‌یابد و باعث ایجاد یک اثر خود محدود شونده بر سرعت صعود می‌شود.
و اکنون یک نت پایانی به نت پایانی - قبلاً بیان کردیم "اگر بردار Thrust به‌جای رو به بالا به سمت افقی باشد، پس ما در حال صعود نیستیم." همچنین اشاره کرده‌ایم که یک گلایدر را می‌توان بدون تراست حلقه کرد. حتی اگر تراست کمتر از درگ باشد، می‌توان یک هواپیمای مجهز به موتور را نیز «بالا زوم کرد»، اما سرعت هوا کاهش می‌یابد. توجه داشته باشید که در طول "صعود زوم"، خط رانش معمولاً به سمت بالا است.
آیا می‌توانیم به یک مورد واقعاً ساختگی دست پیدا کنیم که در آن بدون اینکه اصلاً بالا بیاوریم، «کوه‌نوردی زوم کنیم»؟ بله می توانیم -- اما صعود بسیار کوتاه خواهد بود. به عنوان مثال، فرض کنید که ما از یک حلقه بیرون می رویم. بیایید بگوییم که ما در حال "کشیدن" 4G هستیم - بردار Lift چهار برابر وزن هواپیما است. درست قبل از اینکه به یک گام افقی برسیم، سرعت هوا معمولاً کاهش می‌یابد، به این معنی که Drag بیشتر از رانش است. همانطور که به بالا کشیدن ادامه می دهیم، لحظه ای در زمان وجود خواهد داشت که نگرش زمین دقیقاً افقی است، اما لیفت همچنان بسیار بیشتر از وزن است. در آن لحظه، اگر فشار برگشتی را شل کرده و چوب را همانطور که لازم است به سمت جلو حرکت دهیم تا دقیقاً وضعیت زمین هواپیما منجمد شود، مسیر پرواز همچنان برای یک بازه زمانی بسیار کوتاه تا منحنی رو به بالا مسیر پرواز به سمت بالا منحنی خواهد شد. زاویه حمله بال را تا نقطه ای کاهش می دهد که بردار Lift برابر با بردار Weight باشد یا به طور دقیق تر، نقطه ای که بردار Lift برابر با جزء بردار Weight است که عمود بر مسیر پرواز عمل می کند. در آن لحظه شتاب مرکزگرا صفر است. شتاب خطی نمی تواند صفر باشد-- با ادامه ثابت نگه داشتن گام بدنه، سرعت هوا کاهش می یابد و سپس مسیر پرواز دوباره به سمت پایین منحنی می شود تا زمانی که دقیقاً افقی شود. زمانی که بردار تراست دقیقاً افقی باشد، پرواز حالت پایدار فقط در جهت افقی امکان پذیر است، نه در جهت بالا یا پایین. از نقطه نظر خلبان، اتفاقی که افتاده این است که ما به یک سطح زمین رسیده ایم و سپس به سرعت بال را به وضعیت نزدیک به 1-G "تخلیه" کرده و به پرواز تقریباً افقی منتقل کرده ایم. این حقیقت که هواپیما برای مدت کوتاهی با بدنه دقیقاً سطح بالا رفت، احتمالاً بدون ابزار دقیق غیرممکن خواهد بود. اما بله، از نظر فنی، رسیدن به فاصله بسیار کوتاهی از پرواز صعودی با بردار Thrust که دقیقاً افقی باقی می‌ماند ممکن است، و در واقع تقریباً هر بار که از یک شیرجه به حالت زمینی افقی تغییر می‌کنیم، چیزی نزدیک به این اتفاق می‌افتد، مگر اینکه به نحوی کنترل دریچه گاز را به گونه ای انجام دهید که سرعت هوا در آخرین قسمت بیرون کشیدن دقیقاً ثابت بماند.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

سرعت عمودی در هواپیماها چگونه مدیریت می شودهنگامی که یک هواپیما شروع به بلند شدن می کند، سرعت افقی بالابر لازم را برای آن ایجاد می کند و سپس هواپیما برای افزایش بیشتر برجستگی بالا می رود. همانطور که هواپیما در حال بالا رفتن است، نیروی عمودی خالص وارد شده بر آن باید اختلاف وزن و وزن خود باشد. وقتی یک نیروی حاصل وجود دارد، آیا سرعت صعود نباید افزایش یابد؟ و زمانی که هواپیما به ارتفاع مورد نظر رسید، من فرض می‌کنم - یا سرعت افقی کاهش می‌یابد یا هواپیما از حالت Pitch-up به حالت عادی می‌رود و اساساً بالابر را با وزن خود متعادل می‌کند. در این لحظه، هواپیما مقداری سرعت عمودی دارد، بنابراین آیا قرار نیست هواپیما حتی پس از رسیدن به سرعت مطلوب، با سرعت ثابتی بالا رود، زیرا اجسام در زمانی که هیچ نیرویی روی آنها وجود ندارد، با همان سرعت به حرکت خود ادامه می‌دهند؟ این در Airliners چگونه مدیریت می شود؟
سرعت عمودی در درجه اول با کنترل ها مدیریت می شود.
بالابر متناسب با مربع سرعت و زاویه حمله¹ است و زاویه حمله را می توان با استفاده از آسانسور تنظیم کرد. خلبان یا اتوماسیون از آنها برای کنترل مسیر پرواز هواپیما استفاده می کند.
همانطور که هواپیما در طول باند شتاب می گیرد، در نقطه ای خلبان ستون کنترل را می کشد، که آسانسورها را به سمت بالا می چرخاند و نیروی رو به پایین روی دم، دماغه را از زمین بلند می کند². این امر زاویه حمله را افزایش می دهد - زیرا هواپیما هنوز به صورت افقی در حال حرکت است - وزن بالابر بیشتر می شود و هواپیما به سمت بالا شتاب می گیرد.
هنگامی که شروع به شتاب گرفتن به سمت بالا می کند، خلبان کشش ستون کنترل را کاهش می دهد تا از بالا آمدن بیشتر هواپیما جلوگیری کند. و همانطور که هواپیما به سمت بالا شتاب می‌گیرد، زاویه بین جهت پرواز و زمین - یعنی زاویه حمله³ - دوباره کاهش می‌یابد تا زمانی که نیروها به تعادل برسند. سپس هواپیما در حال صعود ثابت است.
هنگامی که هواپیما به قله صعود می رسد، خلبان 4 بر روی ستون کنترل فشار می آورد. این باعث پایین آمدن هواپیما می شود که زاویه حمله را کاهش می دهد و در نتیجه بلند می شود و هواپیما شروع به شتاب گرفتن به سمت پایین می کند، یعنی سرعت صعود را کاهش می دهد. در نقطه ای که هواپیما به صورت افقی حرکت می کند، ستون کنترل به عقب رانده می شود تا نیروها به تعادل برسند.
اکنون برای جزئیات عملکرد کنترل ها، پایداری طولی مطرح می شود. هواپیماها معمولاً⁷ طوری طراحی می شوند که از نظر طولی پایدار باشند. این به این معنی است که با کاهش زاویه حمله هواپیما - که دوباره آن را افزایش می‌دهد - پایین می‌آید و با افزایش زاویه حمله پایین می‌آید - که دوباره آن را کاهش می‌دهد. نتیجه خالص این است که وقتی آسانسورها به حال خود رها شوند، هواپیما زاویه حمله خاصی را حفظ خواهد کرد.
همانطور که هواپیما بالا می رود، سرعت آن کاهش می یابد مگر اینکه قدرت موتور افزایش یابد، زیرا انرژی پتانسیل آن افزایش می یابد و اگر موتورها به اندازه کافی تامین نکنند، از انرژی جنبشی گرفته می شود. و با کاهش سرعت، بلند شدن آن کاهش می‌یابد، بنابراین زاویه حمله آن افزایش می‌یابد، اما این باعث می‌شود که به دلیل پایداری پایین بیاید. نتیجه خالص این است که از صعود خودداری می کند مگر اینکه نیروی کافی تامین شود.
به طور مشابه، هنگام فرود، تمایل به شتاب گرفتن دارد، زیرا انرژی پتانسیل به جنبشی ⁹ تبدیل می‌شود و این باعث افزایش لیفت می‌شود که زاویه حمله را کاهش می‌دهد و پایداری باعث می‌شود هواپیما به سمت بالا حرکت کند. بنابراین از فرود امتناع می کند مگر اینکه قدرت کاهش یابد.
بنابراین در نهایت سرعت عمودی در واقع توسط اهرم های رانش مدیریت می شود. که از قانون بقای انرژی نیز خیلی راحت‌تر ثابت می‌شود.
¹ تا زاویه بحرانی حمله، جایی که استال رخ می دهد.
² این چرخش نامیده می شود.
³ زاویه حمله به درستی به عنوان زاویه بین باد نسبی و خط وتر بال تعریف می شود، اما محور هواپیما اغلب در عمل استفاده می شود. این امر کار را ساده‌تر می‌کند، زیرا مجبور نیستید زاویه برخورد (زاویه بین محور هواپیما و وتر بال) را در نظر بگیرید، به‌ویژه که بسیاری از هواپیماها بال‌های پیچ‌خورده‌ای دارند که در آن زاویه برخورد در طول دهانه تغییر می‌کند.
⁴ یا بیشتر اوقات خلبان خودکار. در حالی که پرواز همیشه به صورت دستی انجام می شود، استفاده از خلبان خودکار بالاتر از FL2905 ضروری است، زیرا حفظ ارتفاع با دست با دقت کافی برای اطمینان از جداسازی، بسیار خسته کننده و غیرقابل اعتماد است.
⁵ سطوح پرواز با فشار مربوط به ارتفاع معین، در صدها فوت، در یک روز استاندارد تعریف می شود. بنابراین FL290 29000 فوت است، اما زمانی که گرم است بیشتر و زمانی که سرد است کمتر است. دلیل آن این است که فشار را می توان به راحتی و کاملا دقیق اندازه گیری کرد و پرواز در فشارهای به اندازه کافی متفاوت باعث می شود ارتفاع ها نیز متفاوت باشند.
6 در ابتدا حداقل فاصله 2000 فوت بالای 29000 فوت بود که دلیل آن دقت پایین تر ارتفاع سنج ها و دقت پایین تر در پرواز بود زیرا هواپیما در هوای رقیق تر آن بالا سریعتر حرکت می کند. اما از آنجایی که همه هواپیماها با آن جداسازی‌ها در آنجا جا نمی‌شوند، 1000 فوت مجاز بود به شرطی که هواپیما با خلبان خودکار پرواز کند و ارتفاع‌سنج به اندازه کافی دقیق داشته باشد. به این می‌گویند حداقل‌های جداسازی عمودی کاهش‌یافته
⁷ برخی از جنگنده‌ها عمداً به‌عنوان ناپایدار طراحی شده‌اند، زیرا امکان واکنش کنترل سریع‌تر را فراهم می‌کنند. همه این هواپیماها دارای کنترل های کامپیوتری هستند که این را جبران می کند، در غیر این صورت پرواز بسیار خسته کننده خواهد بود.
⁸ متناوباً، در نظر بگیرید که بردار بالابر به سمت عقب متمایل شده است و بنابراین دارای مولفه عقب بزرگتری است که درگ است. فیزیک همیشه راه های متعددی برای تجزیه و تحلیل یک موقعیت دارد.
⁹ بردار بالابر در هنگام فرود به سمت جلو متمایل می شود، بنابراین یک جزء به جلو وجود دارد که هواپیما را شتاب می دهد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

چه نوع مانورهایی باعث افزایش ضریب بار در هواپیما می شود؟
در خارج از پیچ، استال و صعود، کدام یک از مانورهای اساسی ضریب بار هواپیما را در مقایسه با پرواز مستقیم و هموار افزایش می دهد؟
من فرض می کنم منظور شما بارگذاری ساختاری است، نه چیزهایی مانند بارگیری مسافر. اگر به طور کلی به آن فکر کنید، هر مانور یا تغییر پیکربندی، بار هواپیما را تغییر می دهد. من همچنین ادعا می کنم که هر تغییری در بارگیری، بار حداقل بر روی برخی از اجزای هواپیما را "افزایش" می دهد. به عنوان مثال، "کاهش" بارگذاری G در هواپیمایی که در پرواز مستقیم و همسطح است با فشار دادن دماغه به پایین، بار روی سایر قسمت‌های بدنه هواپیما را افزایش می‌دهد، حتی اگر بارگذاری خالص هواپیما کاهش یافته باشد. .
در مورد اینکه کدام مانورها بار بیشتری ایجاد می کنند، کاملاً به طراحی و رفتار هواپیما و همچنین میزان تهاجمی بودن ورودی کنترل توسط خلبان بستگی دارد. فکر می‌کنم بسیاری از مردم فکر می‌کنند که یک غرفه بار بیشتری نسبت به یک صعود فراهم می‌کند، اما من یک توله پایپر را به آرامی متوقف کرده‌ام که به سختی می‌توانی آن را حس کنی - اما اگر یک هواپیمای با عملکرد بالا را به سمت یک صعود شیب‌دار بکشی، می‌توانی به راحتی از 5 g تجاوز کنی. یا بیشتر.
ضریب بار یک هواپیما به عنوان نسبت بالابر به وزن داده می شود:
$n = \frac{L}{W}$
بنابراین، مانوری که هر یک از این دو نیروی وارد بر هواپیما را تغییر دهد، باعث تغییر در ضریب بار می شود. معمولاً این بالابر است که متغیر در نظر گرفته می شود.
یک هواپیما را در یک پیچ هم سطح در نظر بگیرید. هواپیما علاوه بر بالابر و وزن، نیروی گریز از مرکز را نیز تجربه می کند که توسط جزء افقی بالابر خنثی می شود.
تصویر
برای زاویه ای از θ، می توان نشان داد که ضریب بار را می توان به صورت:
$n = \frac{1}{\cos\theta}$
بنابراین، با تندتر شدن کرانه و «سفت‌تر شدن» پیچ، برای حفظ سطح پرواز به بالابر بیشتری نیاز است و ضریب بار افزایش می‌یابد. ضریب بار بزرگتر از یک باعث می شود که سرعت استال به اندازه جذر ضریب بار افزایش یابد.
در نتیه، با افزایش ضریب بار، حداقل سرعت هواپیما باید افزایش یابد تا از سکون جلوگیری شود.
برای هواپیماهایی که در حال صعود ثابت هستند، اصل اساساً یکسان است.
در اینجا، بالابر بیشتر از وزن است و به این ترتیب، ضریب بار (کمی) بیشتر از یک است.
همانطور که هواپیما در پرواز همسطح یا صعود مستقیم بدون شتاب متوقف می شود، بالابر به سرعت کاهش می یابد و ضریب بار نیز کاهش می یابد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

نیروهای وارد بر هواپیما ، انواع نیروی پسا ، عوامل موثر بر نیروهای برا و پسا ، تغییر ضرابب برا و نسبت این ضرایب بر حسب زاویه حمله
چهار نیرو به هواپیما در حالت پرواز وارد می شود
1 – نیروی وزن هواپیما
2 – نیروی برآ
3 – نیروی پسا
4 – نیروی پیشرانش (رانش موتور)
نیروی وزن: این نیرو همان وزن هواپیما است که بر مرکز ثقل هواپیما (Centre of Grauity (C.G اثر می کند و عمود بر زمین است و می خواهد هواپیما را به طرف پایین حرکت دهد که نیروی برآ آن را خنثی می کند
نیروی برآ: این نیرو در اثر حرکت هواپیما و عمدتا توسط بال تولید می شود. نقطه اثر این نیرو را Centre of Pressure یا به اختصار C.P می نامند
در واقع نیروی برآ نیرویی است که به دلیل اختلاف فشار هوا بین سطح بالایی و پایینی بال به وجود می آید. این اختلاف فشار به علت شکل دوکی مانند بال هاست. بال های هواپیما طور طراحی و ساخت می شوند که سطح روی بال انحنای بیشتری نسبت به سطح زیرین آن داشته باشد و چون سرعت هوا در پشت بال به دلیل انحنای بیشتر نسبت به زیر بال بیشتر است لذا طبق اصل برنولی فشار هوا در روی بال نسبت به زیر بال کمتر است و این اختلاف فشار نیرویی تولید می کند که می خواهد بال را به بالا و عقب حرکت دهد که به آن نیروی Resultant می گویند. این نیرو به دو مولفه تقسیم می شود که یکی از آن ها همان نیروی برا است که بال را به طرف بالا و مولفه دیگر پسا است که می خواهد بال را به عقب حرکت دهد .نیروی برا باعث می شود هواپیماها در هوا باقی بماند درواقع نیروی برآ نیرویی ناشی از وزن هواپیما را خنثی می کند
نیروی پسا : اگر بخواهیم از نیروی پسا تعریفی داشته باشیم می توان این جمله را بیان کرد که :به نیروی مقاومت باد یا هوا نیروی پسا می گویند.
همان طور کهمن گفتم و قبلا هم تو پستهایم تاکید کردم جریان هوا در اثر حرکت بال به طرف پایین شتاب می گیرد. (به اصطلاح wash down می شود) بنابراین بر اساس قانون سوم نیوتون نیروی عکس العملی تولید می کند که می خواهد بال را به طرف عقب و بالا حرکت دهد(R).و همان طور که گفتیم نیروی R=Resultant را می توان به دو مولفه تقسیم کرد که یکی در جهت باد نسبی که به آن نیروی پسا (Drag=D) می گویند و دیگر عمود بر جهت باد نسبی که همان نیروی برا است که درمورد آن توضیح دادیم
انواع نیروهای پسا
Drag کل یک هواپیما در حال پرواز مجموع Drag های زیر می باشد
1- Induced Drag یا پسای القایی: همانطوری که قبلا دیدیم نیروی تولید شده توسط یک بال به دو مولفه افقی و عمودی تجزیه می شود که مولفه عمودی آن نیروی Lift و مولفه افقی آن همان Induced Drag (D) می باشد پسای حاصل از جریانات حلقوی نوک بال (wing tip vortices) نیز جز این پسا به حساب می آید.
2- Skin friction Drag یا پسای حاصل از اصطکاک پوسته ای: دو عامل موجب این نوع Drag می گردد یکی خاصیت چسبندگی هوا (Air Viscosity) و دیگری زبری و کثیفی سطح بال و بدنه هواپیما. (Skin Roughness) باید توجه داشت که وقتی هواپیما در حال پرواز است به دلیل خاصیت چسبندگی هوا و زبری و ناصافی سطح بال و بدنه هواپیما نیروی اصطکاک تولید شده موجب می گردد تا لایه نازکی از هوا که مجاور سطح بال و بدنه است سرعتش صفر شده و به سطح بال و بدنه چسبیده باشد ولی لایه هایی رویی آن به تدریج سرعت بیشتری پیدا کرده تا جایی که برابر سرعت هوای جاری روی بال و بدنه گردند. این لایه نازک را Boundary layer نامیده و در حقیقت ایجاد این لایه است که موجب این نوع Drag می گردد و هرچه سطح بال نا صاف تر و کثیف تر باشد ضخامت این لایه (B.L) بیشتر و درنتیجه این نوع Drag بیشتر است بنابراین برای کاهش ضخامت این لایه و درنهایت کاهش این نوع Drag سعی می شود تا حد امکان سطح بال و بدنه صیقلی و صاف ساخته شود و همواره تمیز نگه داشته شود.
همانگونه که قبلا گفته شد جدا شدن این لایه هوا (Boundart layer) از روی بال موجب ب هم خوردن جریان منظم و ایجاد جریانات نا منظم و حلقوی روی بال گشته (Turbulent flow=Eddy Current=Burble) و بال Stall می کند.
3- Profile Drag یا پسای حاصل از شکل عمومی بال: Drag حاصل از شکل عمومی ، ضخامت و به طور کلی سطح مقطع بال و بدنه را Profile Drag می نامند واضح است که اجسام آیرودینامیکی در مقایسه با سایر اشکال کمترین Drag را دارند به طوریکه اگر چهار جسم با سطح مقطع یکسان و با اشکال مختلف را تحت آزمایش قرار دهیم متوجه کاهش شدید Drag در اجسام آیرودینامیکی خواهیم شد.
4- Interference Drag یا پسای محل اتصال: Drag تولید شده در محل اتصال بال و سکان های افقی ثابت به بدنه می باشد. 5- Parasite Drag یا پسای حاصل از وسایل خارجی: Drag حاصل از چرخ ها ، موتور ، تانک های خارجی حمل سوخت ، آنتی ها و بطور کلی None lifting surfaces را Parasite می نامند. مجموع همه این پسا ها پسا ی کل هواپیما را تشکیل داده
نیروی رانش موتور: این نیرو به وسیله موتورهای هواپیما تولید شده و سبب خنثی کردن پسا و حرکت هواپیما به جلو می شود. نیروی رانش موتور باعث شتاب گرفتن هواپیما می شود اما در نهایت نیروی پسا سرعت هواپیما را تعیین می کند زیرا با افزایش سرعت هواپیما نیروی پسا نیز افزایش می یابد تا این که در نهایت نیروی پسا با نیروی رانش موتور برابر می شود و هواپیما به سرعت ثابت می رسد به طور کلی در یک پرواز افقی یکنواخت چهار نیروی فوق دو به دو با هم برابر هستند. دقیقا مثل این که شما جسمی را با سرعت ثابت از روی زمین بردارید در این صورت نیروی دست شما با نیروی وزن جسم برابری می کند.
عوامل موثر بر نیروهای برا و پسا Factors Affecting lift and Drag
1-سرعت هوا True Air Speed:
نیروهای Lift و Drag با مجذور سرعت هوا (باد نسبی) نسبت مستقیم دارد.
مثلا اگر سرعت باد نسبی دو برابر شود Lift و Drag تولید شده چهار برابر خواهد شد البته این افزایش Lift و Drag به شکل عمومی بال نیز بستگی دارد برای مثال یک بال که برای سرعتی حدود 400 مایل در ساعت طراحی و ساخت شده در سرعت های بالا Lift کمتر و Drag بیشتری تولید خواهد کرد.
2-سطح بال (S): هرچه سطح بال بیشتر باشد نیروی Lift و Drag تولید شده بیشتر خواهد بود
3-جرم مخصوص هوا (فرمول): این دو نیرو با افزایش جرم مخصوص هوا (Air Density) نسبت مستقیم دارند. بنابراین در ارتفاع پایین که چگالی (جرم مخصوص) هوا بیشتر است نیروی Lift و Drag بیشتر خواهد بود و در فرودگاه ها کم ارتفاع از سطح دریا هواپیما در سرعت کمتری Take off کرده و نیاز به طول باند کوتاه تری دارد.
4-زاویه حمله Angle of Attack : افزایش زاویه حمله موجب افزایش نیروهای Lift و Drag می شود. البته باید توجه داشت که نیروی Lift فقط تا زاویه حدود 24 درجه افزایش می یابد و چنانچه از این مقدار بیشتر شود نیروی Lift نه تنها افزایش نخواهد یافت بلکه به سرعت رو به کاهش می گذارد زیرا از این زاویه به بعد جریان منظم هوا از روی بال جدا شده (Separation) و نا منظم و حلقوی (Turbulence and Eddy Current) می گردد و دیگر قانون برنولی صدق نخواهد کرد و هواپیما Stall خواهد کرد. این زاویه را زاویه واماندگی (Stall angle) می گویند و چون سرعت هواپیما به دلیل افزایش Drag کاهش می یابد ، لذا به این زاویه Angle of maximum lift and minimum speed نیز می گویند
5-شکل عمومی بال Wing: شکل ظاهری و مقطع بال از قبیل ضخامت لبه حمله میزان انحنا فوقانی و زیرین بال همچنین میزان صیغلی بودن سطوح خارجی بال تاثیر بسیار زیادی در نیروهای برا و پسا دارند. مثلا هرچه ضخامت بال کمتر باشد Drag آن کمتر و در سرعت های کم Lift آن نیز کمتر است
با توجه با آن چه خوانده ایم فرمول های نیروهای برا وپسا به صورت زیر است$L=\frac{1}{2} \rho AV^{2}C_{L}$,$D = \frac{1}{2} \rho u^2 S C_d$
V- سرعت هواپیما یا سرعت باد نسبی
S- سطح بال(Wings Surface Area) بر حسب
-جرم مخصوص هوا بر حسب
-ضریب برا(Coefficient of lift) که مقدار آن بستگی به زاویه حمله و شکل عمومی بال دارد.
-ضریب پسا(Coefficient of Drag) که مقدار آن نیز بستگی به زاویه حمله و شکل عمومی بال دارد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: هوافضا

پست توسط rohamavation »

چگونه نیروی چوب و رفتار هواپیما با مکان های CG ارتباط دارد؟
من با ایجاد شهودی برای رفتار پرواز و چسبیدن به مکان‌های CG مشکل دارم.
با فرض پیکربندی مرسوم بال و دم، وقتی CG از عقب به جلو حرکت می‌کند، دم از حالت بالابر مثبت، بدون بالابر و بالابر منفی می‌رود. خلبان مقاومت روی چوب را احساس می کند که به صفر می رسد و دوباره بالا می رود. از آنجایی که خلبان برای مانور هواپیما بر پایداری غلبه می کند، آیا پایداری نباید کاهش یابد و با بارگذاری دم دوباره بالا بیاید؟
من با ایجاد شهودی برای رفتار پرواز و چسبیدن به مکان‌های CG مشکل دارم.
با فرض پیکربندی مرسوم بال و دم، وقتی CG از عقب به جلو حرکت می‌کند، دم از حالت بالابر مثبت، بدون بالابر و بالابر منفی می‌رود. خلبان مقاومت روی چوب را احساس می کند که به صفر می رسد و دوباره بالا می رود. از آنجایی که خلبان برای مانور هواپیما بر پایداری غلبه می کند، آیا پایداری نباید کاهش یابد و با بارگذاری دم دوباره بالا بیاید؟
سوال شما در مورد پایداری استاتیکی طولی یک هواپیما است که به این صورت تعریف می‌شود: اختلال در جریان هوا باعث ایجاد تفاوت در زاویه حمله می‌شود و باعث ایجاد یک گشتاور شیب می‌شود که تعادل را باز می‌گرداند. در هواپیماهایی که دارای کنترل های پروازی قابل برگشت به صورت دستی هستند، موقعیت های زیادی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند.
استیک ثابت استاتیک ثابت. در این پاسخ، حاوی تصویر بالا توضیح داده شده است. و همانطور که در پاسخ به این سوال ذکر شد، پایداری طولی ایستا مستلزم آن است که مرکز ثقل در مقابل مرکز بالابر قرار گیرد.
پایداری استاتیکی بدون چوب، زمانی است که چوب در موقعیت ثابتی قرار نگرفته باشد، هواپیما یک لحظه نوسان ترمیمی را در هنگام اختلال ایجاد می کند. با کنترل های دستی پرواز، هنگامی که چوب رها می شود، آسانسور در موقعیتی شناور می شود که ممان لولا صفر است، که برای هر زاویه حمله متفاوت است.
ثبات موقعیت چوب در این پاسخ توضیح داده شده است: هنگام کنترل هواپیما، چوب برای شروع مانور حرکت می کند، سپس در همان جهت نگه داشته می شود.
پایداری Stick Force احساس چسبندگی است که گویی توسط یک فنر (آیرودینامیکی) بارگیری می شود: نیروی چوب مورد نیاز با انحراف چوب در هر مرحله از پرواز افزایش می یابد - برخاستن، کروز، نزدیک شدن.
برای پایداری Stick Free، Stick Position و Stick Force، پایداری استاتیک ثابت چوب مورد نیاز است. هنگامی که ثابت است، CoG از قبل در مقابل مرکز بالابر قرار دارد، بنابراین حرکت مرکز بالابر به جلو باعث می شود هواپیما از نظر ایستا بیشتر و بیشتر پایدار باشد.
هنگامی که CG از عقب به جلو حرکت می کند، دم از حالت لیفت مثبت، بدون بالابر و به سمت بالابر منفی می رود.
فرض کنید CoG به دلیل استفاده از سوخت در مخزن دم به جلو حرکت می کند. بازوی ممان فزاینده باعث افزایش ممان رو به پایین دماغه می شود که باید با یک گشتاور بزرگتر آئرودینامیکی دماغه بالا جبران شود:
با کوتاه کردن آسانسور/تثبیت کننده از طریق زبانه تریم، یابا جابجایی چوب به عقب و نگه داشتن آن در آنجا، روشی خسته کننده برای پرواز...هر دو موقعیت باید به طور مستمر تنظیم شوند زیرا CoG به جلو می رود. برش آسانسور/تثبیت کننده معادل یافتن موقعیت صفر متفاوت است و مستقیماً بر پایداری استاتیکی تأثیر نمی گذارد.
زمانی که از روش برش برای تنظیم استفاده نمی کنند، بلکه از روش موقعیت و نگه داشتن استیک استفاده می کنند. چیزی که آنها احساس می کنند فقط نیروی استاتیکی است که آسانسور را در موقعیت Cm = 0 نگه می دارد، هرچند، گرادیان نیرو به طور اساسی تغییر نمی کند.
از آنجایی که خلبان برای مانور هواپیما بر پایداری غلبه می کند، آیا پایداری نباید کاهش یابد و با بارگذاری دم دوباره بالا بیاید؟
همانطور که در بالا ذکر شد، پایداری گرادیان از طریق Cm = 0 است، نه نیروی جابجایی برای نگه داشتن چوب در یک موقعیت بریده نشده. همانطور که در نمودار F27 مشاهده می شود، گرادیان های چهار خط از Cm = 0 تقریباً یکسان هستند.
تصویر

ارسال پست