Вопрос двигателистам и всем кто знает

Я не спец в газодинамике, но до сновных принципов работы и качественных оссобенностей
рабочего цикла ТРД, ТРДФ, а также ТРДД и
ТРДДФ вроде "допер", почитав попупулярную
книжку с небольшим кол-вом формул. Но я не могу твердо ответить на вопрос:
К какой части двигателя (передняя стенка камеры сгорания, либо расширяющая часть
сопла Лаваля ) приложена основня часть силы
тяги?
C одной стороны давление максимально в камере
сгорания но там маленкая площадь, с другой
стороны в относительно широком сопле
давления бысьро падает. Какой из эффектов сильнее?

Еще компрессор тягу создает. Но вот в процентах... зависит от двигателя и, вообще, я толком и не знаю :)

И воздухозаборник, кстати, тоже. Но и я в тонкостях ни-бум-бум... :)
Удачи! :)
An.Petrovich

Все правильно - воздух перед компрессором сжимается и создается избыточное давление, которое и давит на передние стенки воздухозаборника, если он профилируемый (сужающийся к передней части).
Другое дело то, что воздухозаборник ограничивает приток воздуха в двигатель, т.к. имеет конечную пропускную способность, и поэтому общая тяга системы двигатель+воздухозаборник снижается. Тем не менее составляющая тяги, приложенная к воздухозаборнику, всё-таки есть.
Удачи! :)
An.Petrovich

Не в точку, но близко.
Намедни на каком-то аглицком сайте видел инфу о том, что мол, увеличение тяги модификации двигателя АЛ-31, установленной на Су-37 (вроде 14500 кгс) было достигнуто в том числе и за счёт некоторого увеличения его диаметра. Вот.

2Dolphin
> Еще компрессор тягу создает. Но вот в
> процентах... зависит от двигателя
Ну коипрессор в основном работает только на
сжатие воздуха, очень малая часть его работы
идет на создание тяги, (ИМХО) это верно даже
дя двуконтурных двигателей, хотя чаще всего
второй контур полномтью работает на силу тяги.
2An.Petrovich
Да, cоздает но только в обратном направлении.

> Ну коипрессор в основном работает только
> на сжатие воздуха, очень малая часть его работы
> идет на создание тяги
> 2An.Petrovich
> Да, cоздает но только в обратном направлении.
Хе-х!..
Дык ты эпюры распределения давления посмотри - думаю, многое станет ясно. :)
В ТРД чуть ли не единственное устройство, которое "создает тягу в обратном направлении" - это турбина.
Удачи! :)
An.Petrovich

2An.Petrovich
(ИМХО) Такого не могет быть, полный перепад давления на участке воздухозаборника должен быть отрицательный(понятие правда относительное), т.е. на нем происходит первичное сжатие воздуха перед компрессором.

2An.Petrovich
Усе равно не бачу, предатавь что в тебя попали и у тебя оторвало и унесло копрессор и все что заним, только обтекатель остался,
и что у тебя будет тяга не нулевая?
За счет чего создаеься избыточное давление,
за счет скоросного напора встречного воздуха,
(по сути парус)соотыетственно куда направлена
тяга.
:) :) :) :) :)

> предатавь что в тебя попали и у тебя оторвало и унесло копрессор и все что заним, только обтекатель остался, и что у тебя будет тяга не нулевая?
Есенно нет! :)
Воздуху же тормозиться будет не обо что, и он беспрепятственно после входа в заборник уйдет в трубу. Останется токо сопротивление. :)
А теперь, давай чуть подробнее рассмотрим случай, если все части двигателя на месте. :)
Для простоты берем дозвук.
Давление перед воздухозаборником: Р1.
Давление в глыбине воздухозаборника перед компрессором: Р2>Р1. Причем, Р2 больше Р1 потому, что воздух перед компрессором тормозиться, и уже предварительно сжимается прямо в воздухозаборнике (закон Бернулли помнишь - про отношение между скоростью потока и давлением?) Вот это избыточное (по отношению к давлению снаружи) давление и давит на передние стенки воздухозаборника с внутренней стороны, если канал воздухозаборника сужается вперед. И создает силу, направленную вперед, т.е. составляющую силы тяги.
Теперь дальше.
Комперссор сжимает воздух до давления Р3>Р2, и тем самым создает составляющую силы тяги, приложенную к компрессору - за счет разности давлений до и после комперссора.
И так далее, до того момента, когда давление падает за турбиной...
Удачи! :)
An.Petrovich

Сила тяги двигателя в векторной форме (из учебника житомирского):
P=Mсек*(Vсоп-V)+Sсоп*(Pсоп-Pв)
P - тяга
Mсек=(масса топлива истекшего)/(время истекания)
Vсоп - скорость газов на срезе сопла
V - скорость самолета относительно воздуха
Sсоп - площадь среза сопла
Pсоп - давление на срезе сопла
Pв - давление перед воздухозаборником (атмосферное)
Сопротивление воздухозаборника, передней кромки обода компрессора и переднего кончика ротора учитываются отдельно
Соответственно:
массовая сила приложена к центру среза сопла (перпедикулярно ему)
Pсоп*Sсоп приложена тудаже
Pв*Sсоп - к центру переднего среза воздухозаборника
Соответственно эти три силы можно свести к равнодействующей - тяге двигателя и главному моменту относительно ц.м. самолета (что и используется в ТРД с ПВТ).
Чистого неба!

2Han
>Соответственно:
>массовая сила приложена к центру среза >сопла (перпедикулярно ему)
>Pсоп*Sсоп приложена тудаже
Так, то оно так, но понятно что двигатель
толкает давление газа находещегося в данный момент непосредственно на поверхности сопла
(при этом также ускоряется газ, по 3-му закону Ньтона), полная сила приложенная к соплу будет равна Integral p*ds что в свою
очеред выражается через полный массовый расход газа через сопло. Однако весомый вклад дает также сила давления на переднюю стенку камеры сгорания (она кстати тоже учитывается в полном массовом расходе газа
через весь двигатель). Непонятно соотношение между силми тяги в сопле и камере сгорания, что и насколько больше.

http://dolphin10.chat.ru/trd.jpg
Нашел у себя в куче мусора...

2Han
>ТерМех понимаш. Намеднись тут экзамен >сдавал, на 4. Уравнение Лагранжа второго >рода, понимаш, углы Эйлера...
Моя специальность Физика Элементарных Частиц
и тер.мех. я не сдавал, но у меня за плечами
курс Аналитической механики, так что я знаю
что такое углы Эйлера, уравнения Лагранжа,
Гамильтона и заодно Якоби. :)
>А какая тебе нафиг разница?
>Тебя при расчете тяги двигателя интересуют >только внешние силы давления и импульс >истекающего топлива.
Да не собираюсь я ни чего считать, у меня чисто научный интерес, интересуют меня именно детали рабочего процесса и газодинамических явлений в двигателях.
2Dilphin
Cпасибо.Надеюсь я правильно понял картинку.
2Ан.Петрович
Блин похоже ты был прав, мало того
что воздухозаборник создает тягу, дак еще
и 75%, убей не понимаю. :)

2 aspopov1:
А какая тебе нафиг разница?
Тебя при расчете тяги двигателя интересуют только внешние силы давления и импульс истекающего топлива.
А если быть точнее, то тебя интересует главный вектор внешних сил + импульс топлива и глывный момент этих же сил и импульса.
ТерМех понимаш. Намеднись тут экзамен сдавал, на 4. Уравнение Лагранжа второго рода, понимаш, углы Эйлера... :)
Чистого неба!

На этом рисунке видно, что расширяющаяся часть воздухозаборника создает 75% тяги!
На самом деле!?
ЧИЖ

Это картинка из Цихоша чего то сильно скоростного, вроде XB-70 на 3 Махах. Так что на меньшей скорости я думаю расклад будет совсем другой....

Han, про импульс топлива в авиации можешь забыть - его единицы процентов в выхлопе.
А в картинке меня смущает +650°С в камере сгорания - что-то уж больно мало...

Цитата:

---

quote:

Originally posted by Zeus:
А в картинке меня смущает +650°С в камере сгорания - что-то уж больно мало...

---

Это не в камере вроде, а после компрессора. На схемке как раз показана температура воздуха за бортом, после сжатия в заборнике и после компрессора...

2 Zeus:
Однакож прошу заметить, что в офацыяльных формулах для рачетов он учитывается.
Чистого неба!

Ну, для наших прикидок и без него мороки достаточно :)

2 Zeus:
В обчем да :)
Чистого неба!

Menia toje davno mychaet etot vopros :)
Tyt, sdaetsia mne, delo hitro. Esli dvigatel reaktivniy, nevajno kak on ystroen, tiaga sozdaetsia zaschet raznosti vhodnogo i vihodnogo impulsov, Jitomirskiy prav! Kajetsia mne, chto takje kak na telo, lejachee na stole, hotia i deistvyiyt sili, no ne razryshaiyt ego, to tak i dvigatel, vibrasivaiyshiy massy, ne mojet ne dvigatsia s sootvetstvyiyshim yskoreniem bez razryshenia. Ih bi i delat iz papirosnoi bymagi, da vot tolko sposob vibrasivania massi, da eshe samolet, kotoriy nado tolkat, trebyiyt silovoi konstrykcii. "Bymajniy" dvigatel razryshilsia bi v pervyiy ochered ot davlenia v kamere sgorania (ono samoe visokoe, radi etogo i ogorod goroditsia). Pomimo stenok dvigatelia ego sderjivaet kompressor, (a stalo bit, vot ona polojitelnaia sostavliaiyshaia tiagi), da tyrbina, edinstvennoe, chto "tianet nazad". Dalee, kompressor sam rabotaet kak vozdyshniy vint - vot eshe pribavka. Ostalos zamerit sily v podshipnikah vala - i pojalyista, visokie procenti tiagi! V polete sistema vozdyhozabornik-kompressor - tolko sozdaiyt soprotivlenie, s tochki zrenia aerodinamiki, pravda za schet etogo oni horosho sjimaiyt vozdyh, chtobi dalee ego lychshe podjech i razognat... vot.. Logidze? To est, mne kajetsia, vnytrennie elementi dvigatelia rasschitivaiyt na nagryzki ot davlenia,ny i vsiakoe raznoe vrashenie i t.p., a vneshnie yzli prosto doljni peredavat symmarnyiy tiagy... Izvini, net rysskogo shrifta :)

Цитата:

---

quote:

Originally posted by muxel:
Это картинка из Цихоша чего то сильно скоростного, вроде XB-70 на 3 Махах.

---

Я раскопал, что это от "Конкорда" рисунок, так что ничего экстремального :)
2 Selmer:
"Бумажный" двигатель бы прежде сгорел :)
Компрессор не работает как воздушный винт (у ТРД). Всё давление остается внутри двигателя: при нормальной работе давление на выходе из сопла практически атмосферное.

soglasen, "bymajniy" sgorit, eto bila abstrakcia, ponimaesh. Kompressor pohoj na vint tem, chto toje grebet vozdyh,kstati na pochti teh je principah, i, sorvis podshipniki, on yletit vpered, takje kak i vint. V ostalnom - vasha pravda.

Ребята, я как инженер по экплуатации самолёта и двигателя, в своё время делавший на дипломе ТРД рекомендую почитать термодинамику, всё что касается зависимостей температуры, давления и скорости (изобарическая, изотермическая и изохорическая зависимости). Они как раз и обьясняют откуда берётся кинетическая энергия струи и как ТРД создаёт тягу. А то так договоритесь до того, что компрессор это винт в кольце. :)
Сам к сожалению с 86-го года мало что помню, книжек под рукой нет, да и профессию поменять пришлось в начале девяностых.

Цитата:

---

quote:

Originally posted by Selmer:
soglasen, "bymajniy" sgorit, eto bila abstrakcia, ponimaesh. Kompressor pohoj na vint tem, chto toje grebet vozdyh,kstati na pochti teh je principah, i, sorvis podshipniki, on yletit vpered, takje kak i vint. V ostalnom - vasha pravda.

---

Компрессор никуда не улетит, а разлетится вдребезги :) Вы забываете, что каждая ступень компрессора состоит как из подвижного вращающегося диска, так и неподвижного ряда лопаток за ним. Эти неподвижные лопатки останавливают вращение потока (грубо говоря) и используют эту кинетическую энергию для сжатия. Если заставить _только_ ротор молотить воздух, толку не будет почти никакого.

Ребята, извените но компрессор в АД тягу не создает,по простому-сила реакции лопаток компрессора должна быть строго компенсирована силой реакции лопаток турбины.Если возникает разница то в 99.999999% из 100 происходит "разрыв" вала с разлетом компрессора и турбины в разные стороны сопровождаемые вытекающими от сюда последствиями

привет всем!
А представьте прикольную ситуацию:
поворачиваем сопло на 90 град. вверх или вниз, куда у нас тяга направлена будет и из чего слагаться ?
Массовый расход газа от заборника до сопла практически не изменяется (прнебрегаем сливом из заборника через створки на сверхзвуке, отбором воздуха за компрессором на самолетные нужды, перепуском, добавлением удельной массы продуктов сгорания) в целом, это малые величины. Все усилия от компрессора, турбины, камеры сгорания и пр. замкнуты на корпус двигателя и взаимно друг друга уравновешивают. И никакой тяги в сумме не дают.
пример 2:
к двигателю вместо сопла присодиним диффузор. Двигатель будет только керосином сгоревшим вонять, а тяги не будет. Вертолетные выхлопные патрубки так и устроены.
Турбокомпрессорная часть двигателя это только лишь генератор газа, который мы можем использовать по своему усмотрению. Все силы в нем уравновешены. Мы можем газ напрвить в сопло, где он разгонится и получим ТРД с тягой, направим на турбину отбора мощности - получим ТВлД без тяги.
Тягу создает газ, выходящий с большой скоростью, на срезе сопла. Пример - надутый и отпущенный незавязанным воздушный шарик. Для реактивной тяги не важен источник газа, важна скорость истечения газа из сопла. И от сола осевые усилия передаются на корпус турбокомпрессора, а с него на самолет.
С уважением Alexx

2 Рома
Ты, наверно, с моментами несимметричными перепутал. Грубо говоря, если птичка сходит по большому на лопатку, то при больших оборотах действительно ничего хорошего не получится.
2 Red Hawk
С шариком хороший пример. Как раз из него видно, что тяга может создаваться даже только разностью сил, приложенных к передней и задней стенкам (если вместо сопла просто симметричную дырочку сделать).
ТРД по принципу действия похож на водометный двигатель. Только в качестве рабочего тела используется забираемый воздухозаборником воздух,
который засасывается и сжимается компрессором, далее разгоняется при помощи горящего керосина и выбрасывается назад, при этом отдавая часть своей энергии турбине, которая вращает компрессор.
Посмотри на сопло движка какого-нить Ил-96 и посчитай какое давление получится, если вся тяга приложена только на срез сопла. Вот это действительно будет - вдребезги и клочки по закоулочкам :)
Да, еще можно обратить внимание на крепление двиглов на пилонах (не за сопло, почему-то).

To Dolphin
Давление и производимые им силы это только лишь
тяга в потенциале, давление тягу не создает.
Давление - потенциал, потенциальная энергия. Лишь на срезе сопла, где происходит полное преобразование потенциальной энергии в кинетическую, т.е.
давления в скорость - там прилжен импульс тяги.
По закону постоянства расхода газа давление на срезе сопла при очень высокой скорости истечения может быть даже меньше атмосферного, а тяга будет и не слабая. :-)
"Часть" полной энергии газа, срабатываемой на турбине может достигать и 99,9%.
У первых примитивных ТРД она достигала 80%, на более поздних больше.
А за что еще крепить самую массивную часть двигателя как не за корпус ? :)
С уважением Alexx

Цитата:

---

quote:

Originally posted by Red_Hawk:
To Dolphin
Давление и производимые им силы это только лишь
тяга в потенциале, давление тягу не создает.
Давление - потенциал, потенциальная энергия. Лишь на срезе сопла, где происходит полное преобразование потенциальной энергии в кинетическую, т.е.
давления в скорость - там прилжен импульс тяги.
По закону постоянства расхода газа давление на срезе сопла при очень высокой скорости истечения может быть даже меньше атмосферного, а тяга будет и не слабая. :-)
"Часть" полной энергии газа, срабатываемой на турбине может достигать и 99,9%.
У первых примитивных ТРД она достигала 80%, на более поздних больше.
А за что еще крепить самую массивную часть двигателя как не за корпус ? :)
С уважением Alexx

---

Ну, двигатель в полете не балластом болтается, так что гравитационные силы по сравнению с тягой очень малы. Если вся тяга приложена к срезу сопла, то такое крепление будет похоже на перевернутый маятник (если вспомнить, что пилоны абсолютно твердыми телами не являются).
Про 99.9% не понял - это что за прикол?
:)
Т.е. если 100% энергии будет оставаться на турбине, то вообще идеально?

Позволю себе небольшое хулиганство и выложу цитатку из учебника по механике сплошной среды :)
:)
:)
Как мне кажется, это в достаточной степени проясняет суть вопроса.