Почему турбины более эффективны, чем пропеллеры на самолетах? [закрыто]
Я прочитал этот вопрос:
Почему работают газотурбинные двигатели?
Компрессор вырабатывает определенный объем воздуха под высоким давлением. В камере сгорания этот воздух нагревается - это приводит к гораздо большему объему воздуха. Глядя на часть турбины (сужающуюся к меньшему сечению по мере приближения ступени компрессора к ступени сгорания), мы видим, что это дополнительно способствует потоку массы с высокой плотностью в ступень сгорания. На стадии вытяжки шаг лопастей вентилятора таков, что работа выполняется быстро движущимся воздухом, не вызывая большого падения давления. Другими словами - воздуху «легче» выходить обратно. Но так как воздуха выходит из задней части (добавлен большой объем за счет сжигания топлива), то быстрое, что он работает «менее интенсивно» на выходе, не мешает двигателю производить мощность / тягу.
Это очень хорошее объяснение того, почему работают турбины.
Хотя я не нашел на этом сайте описания, почему турбины более эффективны, чем пропеллеры на самолетах. Насколько я понимаю, большинство современных самолетов (которые летают на высоких скоростях) имеют турбины вместо пропеллеров, и я даже не нашел, насколько турбины лучше пропеллеров. Насколько я понимаю, турбины дают больше газа, чем пропеллеры, но я не нашел объяснения почему. Или данный дроссель на использованное топливо более эффективен.
Я нашел это:
https://en.wikipedia.org/wiki/Turboprop
Это совмещает пропеллер с турбиной. Но он все еще не объясняет, почему турбины были бы более эффективными, чем пропеллеры (если они вообще есть).
Вопрос:
- Почему турбины более эффективны, чем пропеллеры на самолетах?
Ответы
Турбинные двигатели не обязательно более эффективны или полезны, чем пропеллеры. Тема сложная; Я кратко обозначу здесь основные проблемы.
Если вы хотите перейти на сверхзвуковую или сверхзвуковую скорость, вы не можете использовать пропеллеры, потому что концы пропеллеров становятся трансзвуковыми раньше, чем остальная часть самолета, и когда они это делают, их пропульсивная эффективность резко падает. Реактивные двигатели - единственный выход в этом рабочем режиме.
Если вы хотите лететь медленно в небольшом самолете, пропеллеры (приводимые в движение поршневыми двигателями!) Намного более эффективны, чем реактивные, потому что, когда вы уменьшаете размер и тягу реактивного двигателя, его тяговая эффективность быстро падает, а его работа настолько неэкономична, как быть неконкурентоспособным по сравнению с гребными винтами с поршневым приводом.
Если вы хотите летать на очень большом самолете высоко и быстро, пропеллерная установка с поршневым двигателем непрактична, потому что, когда вы увеличиваете масштаб поршневого двигателя, вы увеличиваете все фундаментальные проблемы двигателей внутреннего сгорания, и они становятся неконкурентоспособными по сравнению с реактивными двигателями.
Вы можете объединить преимущества винта и турбин, отказавшись от поршневого двигателя и вместо этого используя газотурбинный двигатель для привода пропеллера; это очень эффективное средство приведения в движение, если вам не нужно превышать скорость около 450 миль в час.
Наконец, обратите внимание, что вы можете добиться еще большей эффективности и производительности от турбины с пропеллером, поместив винт в плотно прилегающий кольцевой кожух прямо перед газотурбинным двигателем. Чтобы компенсировать меньший диаметр винта, вы добавляете к «вентилятору» больше лопастей, и теперь у вас есть турбовентиляторный двигатель с высокой степенью байпаса, который в настоящее время доминирует в сфере реактивных перевозок.
ПОДРОБНЕЕ: трансзвуковой и сверхзвуковой полет = без пропеллеров, только реактивные турбины.
быстрый дозвуковой полет, большой самолет = ТРДД с большим байпасом
медленные и маленькие самолеты = без турбин, только поршни и винты
самолеты среднего размера, дозвуковые скорости = турбовинтовые
Есть исключения для самолетов специального назначения (например, для военных), где компромиссы между характеристиками, стоимостью покупки и стоимостью эксплуатации различны.