Co to jest wydajność silnika odrzutowego?

Silniki odrzutowe lub turbinowe zapewniają moc dla samolotów komercyjnych i lotnictwa ogólnego na całym świecie. Samoloty z napędem śmigłowym mają ograniczenia wysokości operacyjnej ze względu na osiągi śmigła, ale osiągi silnika odrzutowego mają tendencję do zwiększania się na większych wysokościach. Wydajność silników turbinowych mierzy się zużyciem paliwa, ciągiem i oporem na różnych wysokościach roboczych.

Silnik turbinowy wytwarza dużą siłę ciągu na małych wysokościach ze względu na dużą gęstość powietrza. W miarę wznoszenia się samolotu gęstość powietrza spada, dopóki samolot nie osiągnie normalnej wysokości przelotowej, często powyżej 30,000 9,100 stóp (XNUMX metrów). Chociaż gęstość powietrza na tych wysokościach jest znacznie niższa, samolot może podróżować szybciej ze względu na zmniejszony opór lub tarcie powietrza.

Duży ciąg odrzutowy na niższych wysokościach jest niekorzystny dla wydajności silnika. Samolot odrzutowy lecący na niższych wysokościach musi znacznie zmniejszyć moc, aby zapobiec nadmiernej prędkości i uszkodzeniom płatowca. Wynikający z tego niższy ciąg przy dużej gęstości powietrza powoduje słabą wydajność silnika odrzutowego, a zużycie paliwa będzie wyższe.

Wydajność silnika odrzutowego jest zoptymalizowana, gdy turbina pracuje blisko 100 procent mocy. Dzieje się tak, ponieważ tylko część ciągu silnika wynika ze spalania paliwa. Duża część ciągu to powietrze sprężone przez sekcję sprężarki turbiny i przechodzące przez silnik lub z pominięciem procesu spalania. Większość silników turbinowych nazywa się silnikami obejściowymi, ponieważ tylko część przepływu powietrza jest wykorzystywana do spalania paliwa, a pozostała część omija sekcję spalania.

Gdy powietrze wchodzi do wlotu silnika, przechodzi przez szereg wirników i łopatek, które sprężają powietrze do wyższego ciśnienia, gdy przechodzi przez mniejszy przekrój. Powietrze o wyższym ciśnieniu jest wykorzystywane zarówno do ciągu obejściowego, jak i do powietrza do spalania. Dysza wylotowa jest zaprojektowana tak, aby przyspieszać powietrze z tyłu silnika, gdy ciśnienie jest przekształcane na prędkość, co skutkuje ciągiem, który popycha samolot do przodu. Gazy spalinowe napędzają również szereg łopatek połączonych z wałem, który napędza sekcję sprężarki wlotowej.

Wydajność silnika odrzutowego jest często mierzona określonym zużyciem paliwa. Jest to zdefiniowane jako ilość zużytego paliwa podzielona przez ciąg silnika netto. Ciąg netto to całkowity ciąg silnika pomniejszony o wielkość ciągu wytworzonego przez efekt tarana lub powietrze przechodzące przez silnik z powodu prędkości lotu. Specyficzne zużycie paliwa daje projektantom standardowe wartości osiągów silnika, które można porównać dla różnych wysokości i prędkości.

Ważne jest również zrozumienie osiągów silników odrzutowych w sytuacjach, w których jeden silnik ulega awarii w samolocie wielosilnikowym. Pozostały silnik musi wytwarzać wystarczającą siłę ciągu na określonej wysokości, aby umożliwić kontrolowany lot do czasu wykonania lądowania. Ponadto niedziałający silnik tworzy opór spowodowany przepływem przez niego powietrza, co nazywa się wiatrakiem. Projektanci muszą uwzględnić osiągi bez silnika w wymaganiach dotyczących osiągów silnika.