Ich habe etwas über jemanden gelesen, der dies getan hat, und ich bin fasziniert, aber ich habe keine Ahnung, was Sie tatsächlich tun, um den Motor so zu optimieren, dass er bei niedrigeren Höhen und niedrigeren Geschwindigkeiten besser ist?
Zusammenfassend erzeugt der Motor Schub, indem er den Impuls (Impuls) der Luft ändert. Siehe hierzu: NASA Genera Thrust Equation
Um die Flugzeugleistung zu optimieren, können Sie also hauptsächlich mit folgenden Optionen spielen, die von Ihrem Flugzeugbetrieb abhängen: V0: Fluggeschwindigkeit p0, r0: Einlassdruck und -dichte (Funktion der Höhe)
Und die Variablen, die von Ihrer Motorkonstruktion abhängen: Ve, pe, re: Abgasgeschwindigkeit, Druck und Dichte (abhängig vom thermischen Zyklus und dem tatsächlichen Betriebszustand des Motors) A0, Ae: Einlass- und Düsenbereiche (Motorgeometrie, Größen abgeleitet von der Konstruktionspunkt)
Was Sie jetzt sehen müssen, ist, dass es keine einzelne beste Option gibt, Flugzeugdesign ist ein Optimierungsproblem, zB das Finden von Kompromissen. Niedriger und langsamer zu fliegen ist tatsächlich eine attraktive Option für umweltfreundlichere Flugzeuge, da es Technologien ermöglicht, die den Luftwiderstand reduzieren, wie Flügel mit ultrahohem Seitenverhältnis, laminare Tragflächen, Grenzschichtaufnahme, elektrischer Antrieb und einige mehr.
Ob die Optimierung eines Turbofans für niedrigere Höhen sinnvoll ist, kann nur durch einen Vergleich der Gewinne mit den Verlusten gesehen werden, und es ist schwer, absolute Wahrheiten zu sagen, da dies von vielen Variablen abhängt.
Nun zur eigentlichen Vorgehensweise zur Optimierung einer Gasturbine: Die Schlüsselvariable des Triebwerks ist im Wesentlichen das Druckverhältnis PR, also wie stark es die Einlassluft komprimiert. Für einen gegebenen Flugzustand (Schub, Geschwindigkeit und Höhe) gibt es ein optimales Druckverhältnis. Daraus lässt sich die Anzahl der Verdichter- und Turbinenstufen berechnen (auch wenn Sie einen Mehrwellenmotor benötigen, verwenden Sie einen Ladeluftkühler usw.) und auch die geometrischen Abmessungen des Motors. Und das geht zurück auf die Bemerkung, die ich gemacht habe, dass es sich um einen Kompromiss handelt. Der Bau eines sehr schweren, teuren und schwer zu wartenden Motors ist keine gute Wahl, denn was Sie durch eine erhöhte Motoreffizienz gewinnen, verlieren Sie an Flugeffizienz.
Angenommen, Sie möchten als akademische Übung nur ein vorhandenes Triebwerksdesign ändern, um seinen Auslegungspunkt auf eine niedrigere Geschwindigkeit und Höhe zu verschieben, dann müssen Sie das Auslegungsdruckverhältnis ändern und alle internen Änderungen nachverfolgen (Stufen hinzufügen/entfernen, Einlass, Düse usw. wechseln)
Zeus
Robert DiGiovanni
GdD