אווירודינמיקה-עקרונות מנוע סילון
Transcription
אווירודינמיקה-עקרונות מנוע סילון
עקרונות מנוע סילון "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנוע סילון • סוגי מנועי סילון בתעופה האזרחית והצבאית קיימים מספר סוגי מנועי סילון. אנו נדון בשלושה סוגים עיקריים: טורבו סילון טורבו-מניפה טורבו-פרופ "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנוע סילון • מנוע טורבו-מניפה עקרון פעולה מנוע הטורבו-מניפה (אשר במקור נקרא מנוע מעקף-טורבו- סילון) הוא למעשה מנוע סילון רגיל אשר בו ,בקצה הקדמי של מדחס לחץ נמוך ( )N1נמצאת מניפה גדולה בקדמת המנוע הדוחסת אוויר לליבת המנוע. ההבדל העיקרי בין מנוע טורבו-מניפה למנוע טורבו-סילון הוא שרק חלק מהאוויר נכנס לתא השריפה ונשרף ,בעוד חלק אחר "עוקף" (ומכאן שמו הישן של המנוע) את תא השריפה מבחוץ ונפלט יחד עם גזי הפליטה מצינור הפליטה. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנוע סילון • יחס עקיפה -היחס בין כמות האוויר הנכנסת דרך הכונס לבין כמות האוויר הנכנסת לליבת המנוע. יחס זה הנו פרמטר חשוב במנועי טורבו-מניפה; ככל שיחס העקיפה גדול יותר כך גדלה יעילותו של המנוע. במנועי המניפה הראשונים ,יחס העקיפה עמד על פחות מ1- (כלומר יותר אוויר נשרף מאשר עוקף). "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנוע סילון יחס עקיפה (המשך) היום ,כל מנועי ה"פה הגדול" של מטוסי הסילון האזרחיים הם מנועים בעלי יחס עקיפה גבוה אשר בדרך כלל עומד על 3 (כמות האוויר העוקף גדולה פי 3מכמות האוויר הנשרף), מכאן שכ 70%-מהאוויר הנכנס למנוע עובר דרך תעלת הזרימה העוקפת וכ 30%-מהאוויר הנכנס למנוע עובר דרך פנים המנוע. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנוע סילון • תיאור מנוע טורבו-פרופ בסיסי "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ מנועי טורבו-פרופ "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ מנוע טורבו-פרופ טורבינה חופשית "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון • נחשול על מנת להסביר את תופעת הנחשול נגדיר קודם מספר מושגים. מהירות הקול -מהירות הקול אינה קבועה (להבדיל ממהירות האור) ולמעשה תלויה בטמפרטורה. לשם כך אנו מגדירים מספר מאך מהירותM= V - מהירות הקול C באותו גובה "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון מאך קריטי -המהירות בה נקודה כלשהי על הפרופיל מגיעה למהירות הקול .ברוב הפרופלורים המאך הקריטי הוא .0.85 זווית התקפה -כמו בהגדרה הקלאסית זו הזווית בין מיתר הפרופיל לזרימה היחסית אולם על הלהב פועלות שתי זרימות; זרימת הסיבוב וזרימת האוויר. הזרימה היחסית היא השקול ביניהם (היתר במשולש ישר זווית). "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון כאשר זווית ההתקפה גבוהה מעל לזווית ההזדקרות ,נקבל נחשול ,כלומר הזדקרות המדחס. חלקו האחורי של המדחס אינו מגיע ליעילותו המרבית אלא רק במהירות סל"ד גבוהה ואילו חלקו הקדמי יעיל כבר מההתחלה (בסל"ד נמוך). מהירות הקול בחלקו האחורי של המדחס גבוהה ממהירות הקול בחלקו הקדמי .כלומר ,נוצר מעין "פקק" אוויר בלחץ באמצע המדחס המונע מהאוויר להתקדם לאורכו בעיקר בסל"ד נמוך. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון הטמפרטורה בקצה האחורי של המדחס גבוהה מזו שבחלק הקדמי ולכן עולה בו מהירות הקול. הזדקרות -דרגה דחיסה אחת מזדקרת. נחשול -הזדקרות במספר דרגות או לכל המדחס. נחשול מתחיל תמיד מחלקו האחורי של המדחס לעבר חלקו הקדמי. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון להזדקרות מספר סיבות: סל"ד נמוך רוח צולבת תמרונים חריפים נזק בלהבי המדחס יחס דחיסה גבוה מדי (הרבה דרגות) חסימת הכונס האטה או החשה מהירים מדי (משנים את רכיב הסל"ד) "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון נחשול עלול להיגרם גם במנועים בהם קיימים תריסי פליטה בצינור הפליטה .כאשר אלו סגורים מדי הלחץ מאחורי המדחס יגרום לעצירת זרימת האוויר במדחס. כל הסיבות הללו עלולות לגרום להקטנת הווקטור הצירי או הסיבובי ולשינוי זווית ההתקפה עד לקבלת הזדקרות. הואיל ותופעת ההזדקרות קיימת בעיקר במדחסים ציריים קיימות מספר שיטות למניעתם. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון - INLET GUIDE VANES I.G.V להבי הכוונה מתכוונים בכניסה למדחס הדואגים לכוון את הזרימה בצורה שלא תגרום להזדקרות (הקטנת הווקטור הצירי). שסתומי פריקה - BLEED VALVESאלו שסתומים הפורקים אוויר ,בערך באמצע המדחס ,למניעת נחשול. שסתומים אלה משחררים החוצה אוויר ומאפשרים לחלקו האחורי של המדחס להעביר את כל האוויר .שסתומי הפריקה מפוקחים אוטומטית ופתוחים בסל"ד נמוך ונסגרים בסל"ד גבוה. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון • שימו לב שנקודת פעולת שסתומי השחרור תלויה בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר הם יסגרו מאוחר יותר. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון מדחס מפוצל -TWIN SPOOL -על מנת לקבל יחס דחיסה גבוה אנו נדרשים להרבה דרגות מדחס אולם מאידך ריבוי דרגות עלול לגרום לתופעת הנחשול .אחת השיטות המקובלות כיום היא לבנות את המדחס משני חלקים. החלק הקדמי -מדחס לחץ נמוך או N1מסתובב לאט יותר מהחלק האחורי. החלק האחורי -מדחס לחץ גבוה או N2מסתובב מהר יותר מהחלק הקדמי. שינוי המהירות של שני המדחסים מתקבל עקב מיקום הטורבינות כפי שנראה באיור הבא. "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ עקרונות מנועי סילון "אנימוס" חברה לפיתוח ויישום מערכות הדרכה בע"מ