Imukartio - Inlet cone

Ei pidä sekoittaa Shock-timanttiin .
Image
MiG-21MF: n tulokartio

Imukartiot (joskus kutsutaan iskutarteiksi tai sisääntulokeskikappaleiksi ) ovat osa joidenkin yliäänitaajuuslentokoneita ja ohjuksia. Niitä käytetään ensisijaisesti ramjeteihin , kuten D-21 Tagboard ja Lockheed X-7 . Jotkut turbosuihkukoneet, mukaan lukien Su-7 , MiG-21 , English Electric Lightning ja SR-71, käyttävät myös tulokartiota.

Tarkoitus

Tulokartion päätarkoitus on hidastaa ilman virtausta yliäänenopeudesta äänenvoimakkuuteen ennen kuin se tulee moottoriin. Paitsi scramjet moottoreita, kaikki airbreathing suihkumoottorit täytyy subsonic ilmavirran toimi oikein, ja vaativat diffuusorin estää Supersonic ilmankierron moottori. Yliäänenopeuksilla kartion kärkeen muodostuu taaksepäin kalteva kartiomainen iskuaalto. Kartiomaisen iskuaallon (ja sitä seuraavien heijastusten) läpi kulkeva ilma hidastuu matalalla yliäänenopeudella. Sitten ilma kulkee voimakkaan normaalin iskuaallon läpi diffuusorin käytävässä ja poistuu äänenvoimakkuudella. Tuloksena oleva imujärjestelmä on tehokkaampi ( paineen palautumisen kannalta ) kuin paljon yksinkertaisempi pitot-saanti .

Muoto

Imukartio on muotoiltu siten, että paineaalto joka muodostaa sen kärki on suunnattu on huuli saanti; tämä sallii imun toimivan kunnolla yliäänellä. Nopeuden kasvaessa iskuaalto muuttuu yhä vinosemmaksi (kartio kapenee). Kaikilla korkeimmilla nopeuksilla paitsi SR-71-iskukartio menettää imuaukon huulen.

Suurempia lentonopeuksia varten sisääntulokartiot on suunniteltu liikkumaan aksiaalisesti ohjaamaan, kuinka sieppausalue vaihtelee kanavan sisäisen kurkun alueen mukaan. Parhaan saantokäytön saavuttamiseksi tämä vaadittu pinta-alan suhde kasvaa, kun lentojen Mach-lukumäärä kasvaa, joten SR-71: n suuri sisääntulokartion liike, jonka täytyi toimia hyvin matalista nopeuksista 3,2 Machiin. SR-71: llä kartio / piikki / keskirunko liikkuu takaisin suuremmilla nopeuksilla.

Operaatio

Äänielementin lentonopeuksilla kartiomainen tuloaukko toimii aivan kuten pitot-imu tai subonic-diffuusori. Kuitenkin, kun ajoneuvo menee yliääntä , kartion kärjestä lähtevä kartiomainen iskuaalto ilmestyy. Virtausalue iskuaallon läpi pienenee ja ilma puristuu. Kun lennon Mach-luku kasvaa, kartiomainen iskuaalto muuttuu vinosemmaksi ja lopulta iskeytyy imuhuuleen.

Suuremmilla lentonopeuksilla liikkuva kartio on välttämätön, jotta yliäänen puristus voi tapahtua tehokkaammin laajemmalla nopeusalueella. Kun lentonopeus kasvaa, kartio siirretään taakse tai sisääntuloon. Kartion pinnan ja kanavan sisäpinnan muodosta johtuen sisäinen virtausala pienenee tarpeen mukaan ilman kompression jatkamiseksi. Tällä polulla tapahtuvaa puristusta kutsutaan "sisäiseksi puristukseksi" (toisin kuin kartion "ulkoinen puristus"). Pienimmällä virtausalueella tai kurkussa tapahtuu normaali tai tasainen isku. Virtausalue kasvaa sitten subsonista puristusta tai diffuusiota kohti moottorin pintaan.

Kartion asemaa sisääntulossa ohjataan yleensä automaattisesti, jotta tasoiskun aalto pysyisi oikein kurkun alapuolella. Tietyt olosuhteet voivat aiheuttaa iskuaallon poistumisen imuaukosta. Tätä kutsutaan käynnistymättömäksi .

Rajakerroksen kartion venytetään, kun se liikkuu ylöspäin kartio estää virtauksen erottelua , mutta sisäisen puristuksen ja ääntä hitaampien puristus rajakerroksen edelleen taipumus erottua ja yleensä on imeä pienten reikien kautta seinään. Sivuhuomautuksena on aerospike moottorin rajakerros paksunee kohti kartion päässä kuin tarvitaan suurempi välinen nopeusero ilmamolekyylit vain pinnalla kartion ja täysin nopeutetun ilmavirran.

Vaihtoehtoiset muodot

Joissakin ilmanottoaukoissa on kaksisuuntainen keskiosa ( MIG-21 ) kahden kartiomaisen iskuaallon muodostamiseksi, jotka molemmat keskittyvät sisääntulon huuleen. Tämä parantaa paineen palautumista. Jotkut lentokoneet ( F-104 , Mirage III ) käyttävät puoli-kartiomaista keskiosaa. F-111 on neljäsosa kartio, joka liikkuu aksiaalisesti, jota seuraa laajeneva kartio-osuutena.

Concorde , Tu-144 , F-15 Eagle , MiG-25 Foxbat ja A-5 Vigilante käyttävät ns. 2D-sisääntuloja, joissa helminauha on suorakulmainen ja tasainen imuramppi korvaa kaksoiskartiot. Tulorampit mahdollistavat pyyhkäisevät tulokuput ( F-22 Raptor , F-35 Lightning II ) iskujen välttämiseksi.

Jotkut muut yliäänikoneet ( Eurofighter Typhoon ) käyttävät vaihtelevaa alempaa kopan huulia korkealla hyökkäyskulmalla ja ilmausjärjestelmää (huokoinen seinä), joka on sisällytetty imurampiin, jotta helpotetaan iskujärjestelmän vakauttamista yliäänen Mach-numeroilla. Imuvirtauksen parantamiseksi (vääristymien väheneminen) ilmaa kaadetaan imuputken aukon kautta luiskan puolelle sisääntulon jälkeen. Ramppi, joka on erotettu rungosta ohjaimella, tuottaa vinoshokin virtauksen hidastamiseksi. Kahta imuaukkoa erottavan jakolevyn etureuna sijaitsee tämän viistoiskun alapuolella.

Ainakin yhtä yliääni- ja yhtä äänenvaimennusramppia käytetään, mutta parantuneeseen tiivistykseen voidaan käyttää useita yliäänitaajuusramppeja. Rajakerros (jotain, jota subäänisen pitot-tuloaukko välttää ulkoisella puristuksella) pyrkii erottumaan, ja rampin sisääntulon pienempi rajakerros on etu verrattuna sisääntulokartioon. Erotuksen välttämiseksi käytetään pyörregeneraattoreita , jotka sekoittavat rajakerroksen vapaan virtauksen kanssa (tai rajakerros imetään pois huokoisen pinnan läpi, mikä johtaa vetämiseen). Puhaltimen jälkeen kuuma hidas sekoitettu ilma kulkee moottorin läpi, kun taas nopea kylmä ilma toimitetaan moottoriin.

Moottorin jälkeen verrattain kylmää ohitusilmaa käytetään eristeenä moottorin pakokaasujen ja seinien välillä. Jälleen kahdella rampilla voidaan muodostaa vaihteleva yliäänisuutin . Usein käytetään peilisymmetristä kokoonpanoa, jossa rampit ovat ylhäällä ja alhaalla.

On olemassa yksi mahdollisuus vakaalle, iskuttomalle yliäänen ja äänen siirtymiselle. Tätä käytetään transonisiin siipiin ja se tarkoittaisi viime kädessä ilman lähettämistä silmukkaan muodostaen pyörteen. Tällöin lopullinen isku äänenvoimakkuuden nopeuteen on vino, kun subsoninen alue liikkuu pyörteen ulkopuolelta sisäpuolelle.

Monet yliäänikoneista ( F-16 Fighting Falcon ) luopuvat kartiomaisesta keskiosasta ja käyttävät yksinkertaista pitot- saantoa. Irrotettu, voimakas normaali isku ilmestyy suoraan tuloaukon eteen yliäänenopeudella, mikä johtaa huonoon paineen palautumiseen.

Myös NASA lisää aukon koko kompressorin läpi. Yliäänen virtaus hyppää sen yli ramppien avulla, kun taas aliäänen virtaus pystyy kääntymään ja poistumaan aukon läpi. Tällä tavoin pilttuu on helpompi poistaa [1] . Lisäksi on tarkoitus mitata tuloaukon edessä olevaa ilmaa turbulenssin havaitsemiseksi ja tuloaukon säätämiseksi reaaliajassa.

Ramjet

Kun tuloaukon puristus nousee nopeuden myötä, ensimmäisen kompressorivaiheen puristus pienenee vastaavasti. Jälkipoltin takana turbiini juoksee stökiometrinen seos kuten patopainemoottorin mutta korkeammassa paineessa ja siten tehokkuutta kuin puhdas patopainemoottorin. Se on tunnettu siitä, että tuloaukko Mach 3,5 tuottaa saman pakkauksen (44: 1 [2] ), koska koko kompressori, joka suihkun moottorin nollanopeudella, joten turbiini on ohitettava sitten.

Luettelo tulokartiota käyttävistä lentokoneista

Katso myös

Viitteet

  • Benson, T. (2004). Suurten nopeuksien aerodynamiikkaindeksi . Haettu 19. marraskuuta 2004.
  • Eden, P. & Moeng, S. (2002). Moderni sotilaslentokoneiden anatomia . Aerospace Publishing Ltd. ISBN   1-58663-684-7 .

Ulkoiset linkit

Image Sisääntulokartioihin liittyvä media Wikimedia Commonsissa