Stimmt es, dass High-Bypass-Motoren bei höheren Drehzahlen von Natur aus ineffizient sind?

Stromverbrauch=Kinetische Energie=$1/2mv^2$.
Schub=Impulsänderung=$mv$.

Dies gilt nur, wenn der Motor intern perfekt effizient ist und die Luft immer noch relativ zum Flugzeug ist.

Wenn sich die Luft relativ zum Flugzeug bewegt (und der Motor intern immer noch perfekt effizient ist), dann.

Stromverbrauch=Kinetische Energie=$\frac{1}{2}mv_e^2 - \frac{1}{2}mv_a^2$=$\frac{1} {2}m((v_a + v_\Delta)^2 - v_a^2) = \frac{1} {2}m(2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$
Schub=Impulsänderung=$m(v_e-v_a) = mv_\Delta$

Wo$v_a$ist die Umgebungsgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug),$v_e$ist die Abgasgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug) und$v_\Delta$ist die Differenz zwischen der Umgebungsgeschwindigkeit und der Abgasgeschwindigkeit ($v_e - v_a$).

Wenn die Abgasgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug) kleiner als die Umgebungsgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug) ist, haben Sie einen negativen Schub (auch Luftwiderstand genannt).

Wenn die Abgasgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug) viel größer ist als die Umgebungsgeschwindigkeit (relativ zum Flugzeug), wird der größte Teil der Energie verschwendet (die$v_\Delta^2$Begriff ist größer als die$2v_av_\Delta$Begriff)

Wenn die Abgasgeschwindigkeit nur geringfügig höher ist als die Umgebungsgeschwindigkeit, geht der größte Teil der Leistung in den nutzbaren Schub (der$2v_av_\Delta$Begriff ist größer als die$v_\Delta^2$Begriff)

Was bedeutet dies, wenn der Motor intern perfekt effizient wäre, dann würden die Vorteile eines höheren Bypass-Verhältnisses mit der Geschwindigkeit abnehmen, aber der Motor mit höherem Bypass-Verhältnis hätte immer noch einen leichten Vorteil.

Aber das ist ein großes Wenn , insbesondere gehen wir davon aus, dass die gesamte Energie im Ansaugstrom eingefangen und in den Abgasstrom zurückgeführt wird.

Betrachten wir, was passiert, wenn wir stattdessen annehmen, dass die Energie im Ansaugstrom verloren geht.

Unsere Stromverbrauchsgleichung wird.

Stromverbrauch=Kinetische Energie=$\frac{1}{2}mv_e^2$=$\frac{1} {2}m(v_a + v_\Delta)^2) = \frac{1} {2}m(v_a^2 + 2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$

Für einen bestimmten Schub$m$ist proportional zu$\frac{1}{v_\Delta}$unser Ziel ist es also, zu minimieren.$\frac{1}{v_\Delta}(v_a^2 + 2v_av_\Delta + v_\Delta^2)$=$\frac{v_a^2}{v_\Delta} + 2v_a + v_\Delta$Differenzieren nach v_\Delta und Setzen auf 0 ergibt$-\frac{v_a^2}{v_\Delta^2} + 1$was (da v_\Delta positiv sein muss) ergibt$v_a = v_\Delta$

Nachdem wir einen optimistischen und einen pessimitischen Fall betrachtet haben, können wir schlussfolgern, dass die optimale Abgasgeschwindigkeit für die Effizienz größer als die Umgebungsgeschwindigkeit ist (sonst würden Sie keinen Durst erzeugen), aber wahrscheinlich weniger als das Doppelte der Umgebungsgeschwindigkeit.

Erstens Schub = ma = mv/s

Als nächstes, welchen Motortyp meinst du? Werfen Sie die erste Grafik weg, es geht nur um die Antriebseffizienz im Vergleich zur Geschwindigkeit (Requisiten, Lüfter usw.), nicht um die Motoreffizienz.

Betrachtet man nur den Auspuff , muss der Motor arbeiten, um den Auspuff herauszudrücken. Deshalb haben Raketen im Weltraum mehr Schub. Auch als „Gegendruck“ bekannt. Der Wirkungsgrad verbessert sich, wenn sich die Abgasgeschwindigkeit der Freistromgeschwindigkeit nähert (und wird sich weiter verbessern, wenn die Freistromgeschwindigkeit größer ist). Ein großes sich erweiterndes Auspuffrohr, das in den freien Strom austritt, hilft, den Gegendruck zu reduzieren.

Dies ist jedoch nicht gut, wenn Sie versuchen, mit Ihrem Auspuff Schub zu erzeugen. Bei Düsen hilft der freie Strahl jedoch auch beim Lufteinlass.

Was den Titel Ihrer Frage angeht, nehmen Sie jetzt die erste Grafik und sehen Sie sich die Requisiten an. Ein "High-Bypass-Lüfter" hat das gleiche Problem wie eine Stütze bei höheren Geschwindigkeiten, sein eigener Festplattenwiderstand. Das hat nichts mit der Motorleistung zu tun.