Könnte ein GE90-115-Motor genug Sog erzeugen, um einen typischen Personenkraftwagen aufzunehmen?

Diese Frage würde wahrscheinlich besser von einem Automobilaerodynamiker beantwortet werden, seien Sie also vorsichtig mit meinen Annahmen. Hoffentlich kann ich zumindest skizzieren, wie man eine grobe Schätzung erhält.

Unter der Annahme, dass ein „typischer Pkw“ in Querrichtung weniger windschnittig ist als in Längsrichtung, betrachten wir ein Auto, das orthogonal zum Ansaugluftstrom des Motors kreuzt. Nehmen Sie auch an, dass die Ansaugluft nur eine Kraft auf das Auto erzeugt, die auf die Mitte des Einlasses zeigt, parallel zum Boden und niedrig genug ist, um das Auto nicht umzukippen (dies ist möglicherweise keine gute Annahme, da Seitenwind andere Aerodynamik erzeugen kann Kräfte auf ein Auto, insbesondere wenn es vorwärts oder rückwärts fährt).

Das Problem reduziert sich dann im Wesentlichen auf die Überwindung der Reibung zwischen den Reifen und der Oberfläche, auf der sie aufliegen; Nehmen wir an, es ist konkret. Wir können direkt am Einlass beginnen, denn wenn der Motor das Auto dort nicht bewegen kann, kann er das Auto nirgendwo im Gefahrenbereich des Einlasses bewegen.

Hier ist ein hilfreiches Papier (wenn ich es richtig interpretiere), das experimentell einige dimensionale Seitenwindkoeffizienten bestimmt hat$K$für typische Fahrzeuge in einer etwas analogen Situation. Es ist ein bisschen seltsam, einen Dimensionskoeffizienten zu verwenden (und danke an Koyovis für den Hinweis; überprüfen Sie immer Ihre Einheiten!), Aber mit etwas Einheitenumrechnung können wir es zum Laufen bringen. Lass uns nehmen$K=.003(239.6)=.7188\;\mathrm{kg/m^3}$als typischer Wert. Die Seitenkraft auf unser Auto ist also

$$\begin{equation} F=KAV^2\,\text{,} \end{equation}$$ wo $A$ist die der Strömung zugewandte Fläche und $V$ist die Luftgeschwindigkeit. Nehmen wir an, ein guter Wert für die Fläche einer Seite eines Autos ist $5\;\mathrm{m^2}$basierend auf dieser Berechnung aus diesen Zahlen .

Der Massenstrom$\dot{m}$eines GE90 bei voller Schubkraft ist$1350\;\mathrm{kg/s}$und der Einzugsradius$R$ist$1.562\;\mathrm{m}$. Bei einer Standardluftdichte von$1.225\;\mathrm{kg/m^3}$,

$$\begin{equation} V=\frac{\dot{m}}{\rho\pi R^2}=144\;\mathrm{\frac{m}{s}} \end{equation}$$ oder etwa 320 km/h.

Sie haben eine Masse angegeben$M$von$907.185\;\mathrm{kg}$, also werden wir das verwenden. Der statische Reibungskoeffizient$\mu$zwischen trockenem Beton und Gummi liegt herum$.75$. Die Kraft, die wir überwinden müssen, ist also

$$\begin{equation} f=\mu Mg=6675\;\mathrm{N\,.} \end{equation}$$ Unter der Annahme, dass der gesamte Seitenbereich des Autos der maximalen Luftgeschwindigkeit ausgesetzt ist, $$\begin{equation} F=KAV^2=74525\;\mathrm{N\,.} \end{equation}$$

Unter unseren Annahmen hat der Motor also mehr als genug Saugkraft, um unser Auto am Einlass aufzunehmen. Allerdings denke ich eine realistischere Masse$M$handelt von$1270\;\mathrm{kg}$, was ergibt

$$\begin{equation} f=\mu Mg=9344\;\mathrm{N\,,} \end{equation}$$ was immer noch weit unter dem liegt, was der Motor produziert.

Also haben wir festgestellt, dass der Motor am Einlass in der Lage sein sollte, ein Auto aufzusaugen. Aber was ist mit der gesamten Gefahrenzone? Wir haben die Einlassgeschwindigkeit direkt am Rand der Gondel berechnet, aber der Bereich, über den das Triebwerk Luft ansaugt, ist viel, viel größer, sogar Zentimeter vom Einlass entfernt, da sich die Gefahrenzonen dahinter erstrecken . Daher wird die Geschwindigkeit in einem Abstand, der der Breite eines typischen Autos entspricht, um einiges geringer sein. Modellieren wir die vergrößerte Saugfläche als Halbkreis mit Radius$R_0$sich von dem Punkt auf dem Boden direkt unter der Nabe des Lüfters erstreckt.

Lassen Sie uns zunächst die tatsächliche Luftstromgeschwindigkeit berechnen, die erforderlich ist, um das 1270 kg schwere Auto zu bewegen:

$$\begin{equation} V_0=\sqrt{\frac{f}{AK}}=51\;\mathrm{\frac{m}{s}}\,. \end{equation}$$

Jetzt können wir rechnen$R_0$basierend auf dieser Geschwindigkeit:

$$\begin{equation} R_0=\sqrt{\frac{2\dot{m}}{\pi\rho V_0}}=3.7\;\mathrm{m}\, \end{equation}$$

oder ungefähr 12 Fuß. Die Ansauggefahrenzone für das viel kleinere CFM56 hat einen größeren Radius als dieser. Wenn wir also davon ausgehen, dass die gesamte Luft, die in den Motor gelangt, aus dem Gefahrenbereich kommt und den vermutlich erhöhten Gefahrenbereich für den GE90 vernachlässigen (ziemlich konservativ), ist unser Auto immer noch in Ordnung, es sei denn, es ist direkt im Einlass. Also, "müssen sie dem Einlass so nahe kommen, dass sie merken würden, dass sie besser das Gaspedal durchtreten und aus Dodge aussteigen sollten, bevor sie eine letzte, höchst unglückliche Fahrt machen?" Ich sage ja .

Da Fahrzeuge im Jet-Blast jedoch dazu neigen, umzukippen und vom Boden abgehoben zu werden , ist ein einfaches Statikproblem wahrscheinlich nicht das beste Modell, aber ich habe nicht genug Hintergrundwissen in der Automobilaerodynamik, um das gesamte Dynamikproblem anzugehen.