?

Log in

No account? Create an account
Топливная эффективность реактивных двигателей - Коммик, Just Коммик
December 18th, 2017
10:09 am

[Link]

Previous Entry Share Next Entry
Топливная эффективность реактивных двигателей
Когда появилась возможность использовать реактивные двигатели в гражданской авиации, она, очевидно, вызвала большой энтузиазм как открывающая новые, современные перспективы развития авиации. Между тем, то, что было необходимо для военной авиации, далеко не всегда было подходяще для авиации гражданской. Советские конструкторы, заточенные под военную технику, проигнорировали эти соображения целесообразности, поэтому, когда на Западе началось массовое применение турбовентиляторных двигателей для гражданских самолетов, СССР продолжал использовать неэкономичные и шумные турбореактивные в течение десятилетий.

Чем плох реактивный двигатель? Своей огромной топливной неэффективностью. Чтобы это понять, рассмотрим, для простоты, реактивный двигатель в летательном аппарате, функционально подобном вертолету, в простейшем режиме: летательный аппарат неподвижно висит в воздухе, то есть тяга двигателя, направленная вертикально вверх, равна весу аппарата.

Предположим, двигатель использует керосин, сжигание килограмма которого производит примерно 50 мегаджоулей тепла (поправьте меня, если я ошибаюсь); я назову эту величину E. Определим скорость реактивной струи. Предположим, m кг топлива сгорело. Энергия реактивной струи будет равна выделенному при сгорании топлива теплу:

mv2/2 = mE;

скорость струи будет, таким образом, равна SQRT(2E), то есть 10000 м/сек -- примерно 30 M (скоростей звука).

Тяга двигателя будет равна m'v, где m' -- расход массы в единицу времени. Эта тяга, по нашему предположению, должна быть равна весу аппарата mg. Таким образом, относительный расход массы, то есть расход массы на единицу массы,

m'/m = g/v = 9.8/10000 сек-1 ≈ 0.1 % / сек.

Таким образом, в течение часа расход топлива будет примерно в 3.6 раза больше требуемой массы летательного аппарата!

Tags:

(5 comments | Leave a comment)

Comments
 
[User Picture]
From:tawneee
Date:December 18th, 2017 12:22 pm (UTC)
(Link)
Подъёмную силу за счёт реактивных двигателей создают только ракеты. У самолёта подъёмная сила - аэродинамическая, а реактивная - только тяга, которая гораздо, гораздо меньше (если вы конечно не истребитель 5 поколения, да и то).

А так - да, расход топлива ракетами (особенно космическими) - ужасающ. Но альтернативы-то нет, на МКС на вертолёте не долетишь...
[User Picture]
From:calcin
Date:December 18th, 2017 12:45 pm (UTC)
(Link)
Во-первых, висящий на реактивной струе аппарат - самолёт вертикального взлёта и посадки - действительно жрёт топливо как не в себя.
Во-вторых, в вашей формуле вы забыли, что масса сгоревшего топлива несколько больше исходного - окислитель мы в турбореактивном двигателе берём из атмосферы.
Турбовентиляторный двигатель - как любезно сообщает википедия - является вариантом турбореактивного двигателя, в котором турбина дополнительно крутит здоровенный вентилятор, дополнительно перекачивающий воздух.
[User Picture]
From:stalinist
Date:December 18th, 2017 12:50 pm (UTC)
(Link)
Да, верно, массу кислорода я не учёл, но порядок величины останется таким.

В турбовентиляторном двигателе львиная доля тяги обеспечивается вентилятором; турбина там, в основном, работает только на вентилятор, как, например, в вертолете с газотурбинными двигателями.

Edited at 2017-12-18 03:51 pm (UTC)
[User Picture]
From:dragon_ru
Date:December 19th, 2017 12:44 am (UTC)
(Link)
[User Picture]
From:stalinist
Date:December 19th, 2017 08:59 am (UTC)
(Link)
Да, я ошибся в арифметике -- исправил.
Powered by LiveJournal.com