Anulează - Unstart
În aerodinamica supersonică , un start se referă la o defalcare în general violentă a fluxului de aer supersonic. Fenomenul apare atunci când debitul de masă se modifică semnificativ într-un canal. Evitarea declanșărilor este un obiectiv cheie în proiectarea prizelor de aer ale motorului (intrări SUA) ale aeronavelor supersonice care navighează la viteze mai mari de Mach 2.2.
Etimologie
Termenul a apărut în timpul utilizării tunelurilor de vânt supersonice timpurii . „Pornirea” tunelului de vânt supersonic este procesul în care aerul devine supersonic; lansarea tunelului eolian este procesul invers. De undele de șoc care se dezvoltă în timpul procesului de pornire sau de unstart pot fi vizualizate cu Schlieren sau umbre tehnici optice.
În admisiile motorului aeronavei
Proiectarea unor prize de aer pentru aeronavele supersonice poate fi comparată cu cea a tunelurilor eoliene supersonice și necesită o analiză atentă pentru a evita declanșările. La viteze supersonice mari (de obicei între Mach 2 până la 3), prizele cu compresie internă sunt proiectate pentru a avea un flux supersonic în aval de planul de captare a admisiei de aer. Dacă debitul de masă pe planul de captare a admisiei nu se potrivește cu debitul de masă din aval la motor, admisia se va declanșa. Acest lucru poate provoca pierderea violentă și temporară a controlului până la repornirea aportului.
Puține avioane, deși multe rachete cu ramjet, au zburat cu prize care au compresie supersonică în interiorul conductei de admisie. Aceste admisii, cunoscute sub denumirea de admisii cu compresie mixtă, au avantaje pentru aeronavele care navighează la Mach 2.2 și mai mare. Majoritatea prizelor de aeronave supersonice comprimă aerul din exterior, deci nu porniți și, prin urmare, nu au un mod de pornire. Prizele de compresie mixte au compresia supersonică inițială externă și restul în interiorul conductei. De exemplu, aporturile de pe Valkyrie B-70 au avut un raport de compresie extern (cr) la M3 de 3,5 și cr intern de aproximativ 6,6, urmat de difuzie subsonică. Lockheed SR-71 Blackbird și XB-70 Valkiriile au bine mediatizate comportament unstart. Alte aeronave care au zburat cu compresie internă includ Vought F-8 Crusader III, racheta de croazieră SSM-N-9 Regulus II și B-1 Lancer .
Compresia internă parțială a fost luată în considerare pentru Concorde (Comitetul pentru aeronave de transport supersonic, în 1959, recomandase un SST pentru croazieră la Mach 2.2), dar „s-a ales o configurație externă pentru stabilitatea inerentă a sistemului său de șoc, nu avea un mod de pornire” . Chiar dacă a existat o oarecare compresie internă terminată de un șoc normal local la fanta de sângerare a stratului limită al rampei în interiorul admisiei, admisia a fost aerodinamic autocompensată, fără urmă de vreo problemă de pornire. La începutul dezvoltării modelului B-1 Lancer, aportul mixt extern / intern a fost schimbat cu unul extern, din punct de vedere tehnic mai sigur, dar cu un compromis mic în ceea ce privește viteza de croazieră. Ulterior, a avut aporturi fixe pentru a reduce complexitatea, greutatea și costurile.
Lucrările din anii 1940, de exemplu de Oswatitsch, au arătat că compresia supersonică într-un canal, cunoscută sub numele de difuzor supersonic, devine necesară la M2-3 pentru a crește recuperarea presiunii față de cea obținută cu compresia externă. Pe măsură ce viteza de zbor crește supersonic, sistemul de șoc este inițial extern. Pentru SR-71, acest lucru a fost până la aproximativ M1.6 până la M1.8 și M2 pentru XB-70. Se spune că aportul nu este pornit. O creștere suplimentară a vitezei produce viteze supersonice în interiorul conductei, cu un șoc plan lângă gât. Se spune că administrarea este începută. Tulburările din amonte sau din aval, cum ar fi rafalele / gradienții de temperatură atmosferică și modificările fluxului de aer al motorului, atât intenționate, cât și neintenționate (din creștere), tind să provoace expulzarea șocului aproape instantaneu. Expulzarea șocului, cunoscută sub numele de un start, face ca toate compresiile supersonice să aibă loc extern printr-un singur șoc plan. Admisia s-a schimbat într-o fracțiune de secundă de la cea mai eficientă configurație, cea mai mare parte a compresiei sale supersonice având loc în conductă la cea mai puțin eficientă, după cum arată pierderea mare în recuperarea presiunii, de la aproximativ 80% la aproximativ 20% la viteza de zbor M3 . Există o scădere mare a presiunii de admisie și a pierderii de tracțiune împreună cu pierderea temporară a controlului aeronavei.
Nu trebuie confundat cu un start, cu pierderea sa mare de presiune a canalului, este suprapresiunea canalului rezultată dintr-un ciocan. La viteze sub viteza de pornire admisă sau pe aeronave cu prize de compresie externe, supratensiunea motorului sau blocajul compresorului pot provoca un ciocan. Peste viteza de pornire a admisiei, declanșările pot provoca blocaje în funcție de complexitatea proiectării sistemelor de admisie. Ciocanele au cauzat daune la admisii. De exemplu, F-107 din America de Nord în timpul zborului la viteză mare a experimentat o creștere a motorului care a îndoit rampele de admisie. Concorde , în timpul testării zborului de dezvoltare, cu experienta daune semnificative la un nacela după ambele motoare au crescut.
Intenționat
Când a avut loc o declanșare pe SR-71, o cantitate foarte mare de rezistență de la nacela neîncepută a provocat rulare / gălăgie extremă. Avionul a avut o procedură de repornire automată care a echilibrat tragerea prin demararea celeilalte admisii. Această admisie a avut o cantitate imensă de rezistență, cu vârful complet înainte pentru a captura unda de șoc în fața admisiei.
Evitare
Decelerarea de la M3 a necesitat o reducere a tracțiunii care ar putea declanșa o admisie cu fluxul de aer redus al motorului. Procedura de coborâre SR-71 a folosit fluxuri de ocolire pentru a da marja de pornire pe măsură ce debitul motorului a fost redus.
Reducerea tracțiunii pe XB-70 a fost realizată prin menținerea stabilă a debitului motorului la 100% rpm, chiar și cu ralantiul selectat cu accelerația. Acest lucru a fost cunoscut sub numele de „blocare rpm” și forța a fost redusă prin creșterea zonei duzei. Viteza compresorului a fost menținută până când aeronava a încetinit până la M1.5.
Baza teoretica
Folosind o definiție mai teoretică, unstart este fenomenul supersonic de sufocare care are loc în conductele cu un flux de masă în amonte mai mare decât fluxul de masă din aval. Rezultă un debit nesigur, deoarece nepotrivirea în fluxul de masă nu se poate propaga treptat în amonte, spre deosebire de fluxul subsonic . În schimb, în fluxul supersonic, nepotrivirea este purtată înainte în spatele unei unde de șoc „normale” sau terminale care determină brusc fluxul de gaz să devină subsonic. Unda de șoc normală rezultată se propagă apoi în amonte cu o viteză acustică efectivă până când nepotrivirea fluxului atinge echilibrul.
Există și alte modalități de conceptualizare a lansării care pot fi utile. Unstart poate fi gândit alternativ în termeni de scădere a presiunii de stagnare în interiorul unui canal supersonic; prin care presiunea de stagnare din amonte este mai mare decât presiunea de stagnare din aval. Unstart este, de asemenea, rezultatul unei dimensiuni scăzute a gâtului în conductele supersonice. Adică gâtul de intrare este mai mare decât gâtul difuz. Această modificare a dimensiunii gâtului dă naștere la scăderea fluxului de masă care definește un start.
Reacția de sufocare a inițierii are ca rezultat formarea unei unde de șoc în interiorul conductei.
Instabilitate de șoc sau buzz
În anumite condiții, unda de șoc din față sau în interiorul unui canal poate fi instabilă și oscilează în amonte și în aval. Acest fenomen este cunoscut sub numele de buzz . Undele de șoc mai puternice care interacționează cu fluidul cu un impuls redus sau cu stratul limită tind să fie instabile și să provoace bâzâit. Condițiile Buzz pot provoca eșecuri determinate de dinamica structurală dacă nu sunt încorporate marje adecvate în proiectare.
