Start - Unstart
I supersonisk aerodynamik refererer en start til en generelt voldsom nedbrydning af den supersoniske luftstrøm. Fænomenet opstår, når massestrømningshastigheden ændres betydeligt inden for en kanal. At undgå ustart er et centralt mål i designet af motorens luftindtag (indløb USA) til supersoniske fly, der krydser med hastigheder over Mach 2.2.
Etymologi
Begrebet opstod under brugen af tidlige supersoniske vindtunneler . "Start" af den supersoniske vindtunnel er den proces, hvor luften bliver supersonisk; start af vindtunnelen er den omvendte proces. De stødbølger, der udvikler sig under start- eller startprocessen, kan visualiseres med schlieren- eller skyggrafiske optiske teknikker.
I flymotorindtag
Udformningen af nogle luftindtag til supersoniske fly kan sammenlignes med supersoniske vindtunnels design og kræver grundig analyse for at undgå ustart. Ved høje supersoniske hastigheder (normalt mellem Mach 2 til 3) er indtag med intern kompression designet til at have supersonisk strøm nedstrøms for luftindtagets indfangningsplan. Hvis massestrømmen over indsugningens indfangningsplan ikke matcher massestrømmen nedstrøms ved motoren, starter indsugningen. Dette kan forårsage voldsomt, midlertidigt tab af kontrol, indtil indtagelsen genstartes.
Få fly, selvom mange ramjet-drevne missiler, er fløjet med indtag, som har supersonisk kompression, der finder sted inde i indsugningskanalen. Disse indtag, kendt som indtag af blandet kompression, har fordele for fly, der sejler på Mach 2.2 og højere. De fleste supersoniske flyindtag komprimerer luften eksternt, så start ikke og har derfor ingen starttilstand. Blandede kompressionsindtag har den indledende supersoniske komprimering eksternt og resten inde i kanalen. Som et eksempel havde indtagene på B-70 Valkyrie et eksternt kompressionsforhold (cr) ved M3 på 3,5 og intern cr omkring 6,6, efterfulgt af subsonisk diffusion. Den SR-71 Blackbird og XB-70 Valkyrie havde meget omtalte unstart adfærd. Andre fly, der har fløjet med intern kompression, inkluderer Vought F-8 Crusader III, SSM-N-9 Regulus II krydsermissilet og B-1 Lancer .
Delvis intern komprimering blev overvejet for Concorde (Supersonic Transport Aircraft Committee, i 1959, havde anbefalet en SST at cruise på Mach 2.2), men en "ekstern konfiguration blev valgt for den iboende stabilitet i dens stødsystem, den havde ingen startmodus" . Selvom der var en vis intern kompression, der blev afsluttet af et normalt stød lokalt til rampegrænselagets blødningsslot inde i indsugningen, var indtagelsen aerodynamisk selvkompenserende uden spor af noget startproblem. Tidligt i udviklingen af B-1 Lancer blev dets blandede eksterne/interne indtag ændret til et eksternt, teknisk sikrere men med et lille kompromis i krydstogtshastighed. Det havde efterfølgende faste indtag for at reducere kompleksitet, vægt og omkostninger.
Arbejde i 1940'erne, for eksempel af Oswatitsch, viste, at supersonisk kompression i en kanal, kendt som en supersonisk diffuser, bliver nødvendig ved M2-3 for at øge trykgenvindingen i forhold til den, der kan opnås med ekstern kompression. Da flyvehastigheden stiger personligt, er stødsystemet i første omgang eksternt. For SR-71 var dette indtil ca. M1.6 til M1.8 og M2 for XB-70. Indtagelsen siges at være ustartet. Yderligere hastighedsforøgelse giver supersoniske hastigheder inde i kanalen med et flystød nær halsen. Indtagelsen siges at være startet. Forstyrrelser opstrøms eller nedstrøms, såsom vindstød/atmosfæriske temperaturgradienter og ændringer i motorluftstrømmen, både forsætlige og utilsigtede (fra stigende), har en tendens til at forårsage, at stødet udvises næsten øjeblikkeligt. Udvisning af chokket, kendt som en start, får al den supersoniske komprimering til at finde sted eksternt gennem et enkelt plan stød. Indtaget har ændret sig på et splitsekund fra sin mest effektive konfiguration, hvor det meste af sin supersoniske kompression fandt sted inde i kanalen til den mindst effektive som vist ved det store tab i trykgenvinding, fra ca. 80% til ca. 20% ved M3 flyvehastigheder . Der er et stort fald i indsugningstryk og tab i tryk sammen med midlertidigt tab af kontrollen over flyet.
Kan ikke forveksles med en start, med dets store tab i kanaltryk, er kanalens overtryk, der skyldes en hammershock. Ved hastigheder under indtagets starthastighed eller på fly med eksterne kompressionsindtag kan motorstød eller kompressorstop forårsage en hammershock. Over indtagets starthastighed kan unstarts forårsage boder afhængigt af indsugningssystemernes designkompleksitet. Hammershocks har forårsaget skader på indtag. For eksempel oplevede den nordamerikanske F-107 under flyvning ved høj hastighed en motorbølge, der bøjede indsugningsramperne. Den Concorde , under udvikling prøveflyvninger, oplevede betydelig skade på den ene nacelle efter begge motorer steg.
Forsætlig
Når der opstod en start på SR-71, forårsagede en meget stor mængde træk fra den ustartede nacelle ekstrem rullning/gabning. Flyet havde en automatisk genstartsprocedure, der balancerede trækket ved at starte det andet indtag. Dette indtag havde sin egen enorme mængde træk, med piggen helt frem for at fange stødbølgen foran indsugningen.
Undgåelse
Aftagelse fra M3 krævede en reduktion af tryk, som kunne starte et indtag med den reducerede motorluftstrøm. SR-71-nedstigningsproceduren brugte bypass-strømme til at give en startmargen, da motorstrømmen blev reduceret.
Trykreduktion på XB-70 blev opnået ved at holde motorflowet stabilt ved 100% omdr./min., Selv med tomgang valgt med gashåndtaget. Dette blev kendt som "omdrejningstal i omdrejninger pr. Minut", og kraften blev reduceret ved at øge dyseområdet. Kompressorhastigheden blev opretholdt, indtil flyet var bremset til M1,5.
Teoretisk grundlag
Ved hjælp af en mere teoretisk definition er unstart det supersoniske kvælningsfænomen, der opstår i kanaler med en opstrøms massestrøm større end nedstrøms massestrømmen. Ustabil strømning resulterer, da uoverensstemmelsen i massestrøm ikke gradvist kan forplante sig opstrøms i modsætning til subsonisk strømning. I stedet, i supersonisk strøm, føres uoverensstemmelsen videre bag en 'normal' eller terminal stødbølge, der pludselig får gasstrømmen til at blive subsonisk. Den resulterende normale stødbølge forplanter sig derefter opstrøms med en effektiv akustisk hastighed, indtil strømningsfejlen når ligevægt.
Der er andre måder at konceptualisere unstart, som kan være nyttige. Unstart kan alternativt tænkes i form af et faldende stagnationstryk inde i en supersonisk kanal; hvorved opstrøms stagnationstryk er større end nedstrøms stagnationstryk. Unstart er også resultatet af en faldende halsstørrelse i supersoniske kanaler. Det er indgangen hals er større end den diffunderende hals. Denne ændring i halsstørrelse giver anledning til den faldende massestrøm, der definerer unstart.
Den kvælende reaktion ved opstart resulterer i dannelsen af en stødbølge inde i kanalen.
Chok ustabilitet eller buzz
Under visse forhold kan stødbølgen foran eller i en kanal være ustabil og svinge opstrøms og nedstrøms. Dette fænomen er kendt som buzz . Stærkere stødbølger, der interagerer med væske med lav momentum eller grænselag, har en tendens til at være ustabil og forårsage brummer. Buzz -forhold kan forårsage strukturel dynamik -forårsaget svigt, hvis der ikke indarbejdes tilstrækkelige margener i designet.
