Unstart - Unstart
V nadzvukové aerodynamice znamená unstart obecně násilné zhroucení nadzvukového proudu vzduchu. K tomuto jevu dochází, když se hmotnostní průtok v potrubí výrazně mění. Vyhnout se rozběhu je klíčovým cílem při konstrukci přívodů vzduchu motoru (vstupy USA) nadzvukových letadel, která létají rychlostí vyšší než Mach 2.2.
Etymologie
Termín vznikl během používání raných nadzvukových aerodynamických tunelů . „Spuštění“ nadzvukového větrného tunelu je proces, při kterém se vzduch stává nadzvukovým; restart aerodynamického tunelu je opačný proces. Tyto rázové vlny , které se vyvíjejí v průběhu spouštění nebo unstart proces si lze představit s Schlieren nebo stínograf optických technik.
V sání motoru letadla
Konstrukce některých přívodů vzduchu pro nadzvuková letadla lze přirovnat k designu nadzvukových aerodynamických tunelů a vyžaduje pečlivou analýzu, aby se předešlo startům. Při vysokých nadzvukových rychlostech (obvykle mezi Mach 2 až 3) jsou přívody s vnitřní kompresí navrženy tak, aby měly nadzvukový tok za zachycovací rovinou sání vzduchu. Pokud hmotnostní tok přes záchytnou rovinu sání neodpovídá hmotnostnímu toku po proudu v motoru, sání se spustí. To může způsobit násilnou, dočasnou ztrátu kontroly, dokud není příjem restartován.
Několik letadel, ačkoli mnoho raket poháněných ramjetem, letělo s přívody, které mají nadzvukovou kompresi probíhající uvnitř sacího potrubí. Tyto vstupy, známé jako smíšené komprese, mají výhody pro letadla, která létají rychlostí Mach 2,2 a vyšší. Většina vstupů nadzvukových letadel stlačuje vzduch externě, takže nestartujte, a proto nemáte žádný režim spuštění. Příjemy smíšené komprese mají počáteční nadzvukovou kompresi externě a zbytek uvnitř potrubí. Jako příklad lze uvést, že sání na B-70 Valkyrie mělo externí kompresní poměr (cr) při M3 3,5 a vnitřní cr asi 6,6, následované podzvukovou difúzí. Lockheed SR-71 Blackbird a XB-70 Valkyrie měl dobře uveřejněný unstart chování. Mezi další letouny s vnitřní kompresí patří Vought F-8 Crusader III, řízená střela SSM-N-9 Regulus II a B-1 Lancer .
U Concorde byla zvažována částečná vnitřní komprese (Výbor pro nadzvukový transportní letoun v roce 1959 doporučil SST pro plavbu na Machu 2.2), ale „externí konfigurace byla zvolena pro inherentní stabilitu jeho šokového systému, neměla žádný startovací režim“ . I když uvnitř sání došlo k určité vnitřní kompresi ukončené normálním šokem lokálně k odvzdušňovací štěrbině mezní vrstvy rampy, sání bylo aerodynamicky samokompenzující beze stopy jakéhokoli nezačínajícího problému. Brzy ve vývoji B-1 Lancer byl jeho smíšený vnější/vnitřní příjem změněn na externí, technicky bezpečnější, ale s malým kompromisem v cestovní rychlosti. Následně měl pevné příjmy, aby se snížila složitost, hmotnost a náklady.
Práce ve čtyřicátých letech minulého století, například od Oswatitsche, ukázaly, že nadzvuková komprese v potrubí, známá jako nadzvukový difuzor, je na M2-3 nezbytná ke zvýšení regenerace tlaku oproti tlaku dosažitelnému pomocí externí komprese. Jak se rychlost letu nadzvukově zvyšuje, šokový systém je zpočátku externí. U SR-71 to bylo zhruba do M1.6 až M1.8 a M2 u XB-70. Příjem prý není spuštěn. Další zvýšení rychlosti produkuje nadzvukové rychlosti uvnitř potrubí s rovinným šokem poblíž hrdla. Příjem je prý zahájen. Poruchy před nebo za proudem, jako jsou poryvy/atmosférické teplotní gradienty a změny proudění vzduchu v motoru, úmyslné i neúmyslné (z nárazu), mají tendenci způsobovat vyloučení šoku téměř okamžitě. Vyloučení šoku, známé jako unstart, způsobí, že veškerá nadzvuková komprese probíhá externě prostřednictvím šoku jedné roviny. Sání se během zlomku sekundy změnilo z jeho nejefektivnější konfigurace, přičemž většina jeho nadzvukové komprese probíhala uvnitř potrubí na nejméně efektivní, jak ukazuje velká ztráta zotavení tlaku, z přibližně 80% na přibližně 20% při letových rychlostech M3 . Dochází k velkému poklesu sacího tlaku a ztrátě tahu spolu s dočasnou ztrátou kontroly nad letadlem.
Nesmí být zaměňována s unstart, s jeho velkou ztrátou tlaku v potrubí, je přetlak potrubí v důsledku rázové rázy. Při rychlostech nižších než je počáteční rychlost nasávání nebo v letadlech s externími vstupy komprese může rázový ráz motoru nebo zastavení kompresoru způsobit rázový ráz . Nad počáteční rychlost sání může rozběh způsobit zastavení v závislosti na složitosti návrhu sacích systémů. Hammershocks způsobily poškození sání. Například severoamerický letoun F-107 během letu vysokou rychlostí zaznamenal náraz motoru, který ohnul sací rampy. Concorde , během testování vývoj letu zažil značné škody na jedné gondole po oba motory vzrostly.
Úmyslně
Když došlo k restartu na SR-71, velmi velké množství odporu z nezačaté gondoly způsobilo extrémní valení/zatáčení. Letoun měl postup automatického restartu, který vyvažoval odpor tím, že spustil druhý sání. Tento příjem měl své vlastní obrovské množství odporu, s hrotem zcela dopředu, aby zachytil rázovou vlnu před příjmem.
Vyhýbání se
Zpomalení z M3 vyžadovalo snížení tahu, což by mohlo spustit sání se sníženým průtokem vzduchu motorem. Postup sestupu SR-71 používal obtokové toky, aby poskytl startovací rezervu, protože tok motoru byl snížen.
Snížení tahu u XB-70 bylo dosaženo udržováním stabilního průtoku motoru při 100% otáčkách i při volnoběhu zvoleném plynem. Toto bylo známé jako „zablokování otáček“ a tah byl snížen zvětšením plochy trysky. Rychlost kompresoru byla udržována, dokud letadlo nezpomalilo na M1,5.
Teoretický základ
Pomocí teoretičtější definice je unstart nadzvukový dusivý jev, který se vyskytuje v potrubích s hmotnostním tokem proti proudu větším než je hmotnostní tok po proudu. Výsledkem je nestabilní tok, protože nesoulad v hmotnostním toku se nemůže na rozdíl od podzvukového toku postupně šířit proti proudu. Místo toho se v nadzvukovém proudění neshoda přenáší vpřed za „normální“ nebo koncovou rázovou vlnu, která náhle způsobí, že se tok plynu stane podzvukovým. Výsledná normální rázová vlna se pak šíří proti proudu efektivní akustickou rychlostí, dokud nesoulad toku nedosáhne rovnováhy.
Užitečné mohou být i jiné způsoby, jak konceptualizovat unstart. O Unstart lze alternativně uvažovat jako o klesajícím stagnačním tlaku uvnitř nadzvukového potrubí; přičemž tlak stagnace proti proudu je větší než tlak stagnace po proudu. Unstart je také důsledkem zmenšení velikosti hrdla v nadzvukových kanálech. To znamená, že vstupní hrdlo je větší než difúzní hrdlo. Tato změna velikosti hrdla vede ke snižování hmotnostního toku, který definuje start.
Neuskutečnění dusivé reakce má za následek vznik rázové vlny uvnitř potrubí.
Nestabilita šoku nebo bzučení
Za určitých podmínek může být rázová vlna před nebo v potrubí nestabilní a může oscilovat proti proudu i po proudu. Tento jev je známý jako buzz . Silnější rázové vlny interagující s tekutinou s nízkou hybností nebo mezní vrstvou bývají nestabilní a způsobují bzučení. Hlučné podmínky mohou způsobit selhání vyvolané strukturální dynamikou, pokud nejsou do návrhu začleněny adekvátní okraje.
