Stupeň bypassu

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 24. prosince 2015; kontroly vyžadují 28 úprav .

Obtokový poměr je parametr proudového motoru , který ukazuje poměr průtoku vzduchu vnějším okruhem motoru k průtoku vzduchu vnitřním okruhem. Čím větší je hodnota tohoto parametru, tím větší účinnost motoru lze získat.

Popis

Proudové motory jsou schopny generovat více energie, než spotřebují v primárním okruhu. To je způsobeno teplotním omezením plynů před turbínou , takže většina paliva je jednoduše spálena. Tah motoru lze zvýšit použitím přídavného spalování nebo vodou chlazené turbíny, ale oba tyto způsoby vedou k obrovskému snížení účinnosti . Používal se však u starších proudových motorů pro zvýšení vzletového tahu. Pokud například motor projde vnějším okruhem dva kilogramy vzduchu na každý kilogram vzduchu prošlého vnitřním okruhem, pak jeho obtokový poměr je údajně dva (neboli 2:1). Větší obtokové poměry poskytují vyšší účinnost bez spalování dalšího paliva. Podstata spočívá v Meshcherského rovnici - tah závisí na rychlosti proudění lineárně a energie kvadraticky - čím nižší je rychlost vzduchu, tím větší je účinnost. Účinnost tak lze zvýšit téměř o 50 %.

Jedním z prvních, kdo tento fenomén aplikoval, byl britský výrobce motorů Rolls-Royce v proudovém motoru Conway vyvinutém na počátku 50. let – konvenční proudový motor byl vybaven větším kompresorem. Motor Conway měl poměrně nízký obtokový poměr (řádově 0,3), ale spotřeba paliva už byla docela patrná a jeho nástupci ( Rolls-Royce Spey ) se rozšířili.

Poměr průtoku vzduchu vnějším okruhem motoru k průtoku vzduchu vnitřním okruhem - čím větší je hodnota tohoto parametru, tím větší účinnost motoru lze získat. Účinnost leteckého motoru závisí také na účinnosti přeměny kinetické energie plynů emitovaných motorem za jednotku času na tahový výkon . Čím větší je poměr (tzv. letová účinnost ), tím účinněji se mechanická energie plynů opouštějících motor přeměňuje na práci tlačné síly . ${\displaystyle \Delta K_{t))$ $P_{\mathrm {thr} }$ ${\displaystyle P_{\mathrm {thr} }/\Delta K_{t))$

Síla tahové síly působící na letadlo

P_{\mathrm {thr} }=F_{\mathrm {thr} }v

kde je rychlost letadla vůči vzduchu a tahová síla [1] (zanedbání hmotnostního podílu spotřebovaného paliva) $proti$

F_{\mathrm {thr} }=m_{t}u

kde je rychlost proudového proudu vzhledem k letadlu, je množství plynu vyvrženého z motoru za jednotku času. Výraz vyplývá z druhého Newtonova zákona pro těleso s proměnnou hmotností. $u$ ${\displaystyle m_{t))$

Mechanická práce motoru na urychlení proudění je vynaložena na přírůstek jeho kinetické energie za jednotku času rovnající se

\Delta K_{t}={\frac {m_{t}}{2}}((v+u)^{2}-v^{2})

Účinnost letu je

{\frac {P_{\mathrm {thr} }}{\Delta K_{t}}}={\frac {2v}{2v+u}}

Proto lze účinnost letu zvýšit snížením rychlosti proudnice. V tomto případě však tažná síla klesá lineárně, což vyžaduje zvýšení hmotnosti vzduchu procházejícího motorem.

Tato přímočará taktika zvyšování letové účinnosti je v rozporu s tepelnou účinností, protože účinnost spalování paliva se zlepšuje s rostoucím tlakem a teplotou ve spalovací komoře . Čerpání přebytečného vzduchu spalovací komorou vyžaduje další energii k jeho zahřátí a další energii z vysokotlakého kompresoru. Proto je hlavní myšlenkou turbodmychadlového motoru propouštět objemy vzduchu, které jsou nepotřebné pro spalování paliva (ale nezbytné pro tah) přes vnější okruh, kde se nesetká ani s kompresory, ani s turbínami. Ve skutečnosti ventilátor v tomto případě plní funkci šroubu, tvořícího až 70-80 % celého tahu motoru.

Termín "obtokový poměr" se vztahuje na oblast proudových motorů , široce používaných v letectví . Je definován jako poměr mezi hmotnostním průtokem vzduchu procházejícím vnějším okruhem motoru k hmotnostnímu průtoku vzduchu vnitřním okruhem motoru.

Proudové motory (TRD) se obecně dělí do dvou kategorií: proudové motory s vysokým obtokovým poměrem (neboli turboventilátory ) a proudové motory s nízkým obtokovým poměrem.

Nižší obtokový poměr poskytuje vyšší rychlost proudění, která je nezbytná pro dosažení vysokých, obvykle nadzvukových , letových rychlostí. Zvyšuje měrnou spotřebu paliva .

Větší stupeň obtoku zajišťuje nižší rychlost proudu vytékajícího z trysky. To snižuje specifickou spotřebu paliva , ale také snižuje maximální rychlost a zvyšuje hmotnost motoru.

Další výhodou turbodmychadlového motoru oproti proudovým motorům s nízkým obtokem je, že studený vzduch z vnějšího okruhu, mísící se s horkými plyny z turbíny, snižuje tlak na výstupu z trysky. To pomáhá snížit hluk motoru [2] .

Obtokové poměry některých motorů

Moderní letecké motory mají vždy určitý stupeň bypassu. Záleží především na třídě letadla. Na interceptorech je malý kvůli potřebě dosahovat vysokých rychlostí. U osobních letadel je vysoká a přímo ovlivňuje ekonomickou efektivitu .

Motor	Letoun	Stupeň bypassu
cs:Rolls-Royce/Snecma Olympus 593	Svornost	0
cs:Snecma M88	Dassault Rafal	0,30
Pratt & Whitney F100	F-16 , F-15	0,34
General Electric F404	F/A-18 , KAI T-50 Golden Eagle , F-117 , X-29 , X-31	0,34
cs: Eurojet EJ200	Eurofighter Typhoon	0,4
RD-33	MiG-29 , Il-102	0,49
AL-31F	Su-27 , Su-30 , Chengdu J-10	0,59
Pratt & Whitney JT8D	DC-9 , MD-80 , Boeing 727 , Boeing 737	0,96
NK-32	Tu-160	1.4
cs: Rolls-Royce Tay	Gulfstream IV , Fokker 70 , Fokker 100	3.1
SaM146	Superjet-100	4.43
PS90-A2	TU-204SM	4.5
D-436	Jak-42M , Be-200 , An-148	4,91
CF34-8/CF34-10	Embraer E-170, Embraer E-175 / Embraer E-190, Embraer E-195	5
CFM56	Boeing 737 , Airbus A320 , Airbus A340-200 a -300	5,5-6,6
D-18T	An-124 , An-225	5.6
cs:Pratt & Whitney PW2000	Boeing 757 , C-17 Globemaster III	5.9
PD-14	MS-21-300	8.5
cs:General Electric GEnx	Boeing 787	8.5
cs: Rolls-Royce Trent 900	Airbus A380	8.7
CFM LEAP-1B	Boeing 737 MAX	9
General Electric GE90	Boeing 777	9
cs:Rolls-Royce Trent XWB	A350	9.3
AI-436T12	MC-21	10:35
CFM LEAP-1A/1C	Airbus A320neo , COMAC C919	jedenáct
cs: Rolls-Royce Trent 1000	Boeing 787	jedenáct
PW1100G	Airbus A320neo , MS-21	12
cs: Rolls-Royce RB3025	Boeing 777X	12

Poznámky

↑ Teorie a výpočet proudových motorů. Učebnice pro střední školy. Autoři: V. M. Akimov, V. I. Bakulev, R. I. Kurziner, V. V. Poljakov, V. A. Sosunov, S. M. Šljachtenko. Editoval S. M. Shlyachtenko. 2. vydání, upravené a rozšířené. M.: Mashinostroenie , 1987
↑ Jak udělat letadla ještě méně žravá? Archivováno 21. října 2021 na Wayback Machine // Popular Mechanics , 24.02.2010

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)

Vzduchová tryska

Hlavní typy

Nekomprimované	Přímý tok Pulzující
Proudový	Turboventilátor (dvouokruhový) Turbovrtulový Turbopropfan Turbohřídel

Modifikace
a hybridní systémy

Charakteristiky
a jevy

viz také

Přídavné spalování

Viz také: Motory s plynovou turbínou