Starta upp - Unstart
I supersonisk aerodynamik hänvisar en start till en allmänt våldsam nedbrytning av det supersoniska luftflödet. Fenomenet uppstår när massflödeshastigheten förändras avsevärt i en kanal. Att undvika unstarts är ett viktigt mål i utformningen av motorns luftintag (inlopp i USA) för överljudsflygplan som kryssar med hastigheter som överstiger Mach 2.2.
Etymologi
Begreppet har sitt ursprung under användningen av tidiga supersoniska vindtunnlar . ”Starta” den supersoniska vindtunneln är processen där luften blir supersonisk. uppstart av vindtunneln är den omvända processen. De chockvågor som utvecklas under starten eller unstart process kan visualiseras med Schlieren eller skugg optiska tekniker.
I flygmotorintag
Utformningen av vissa luftintag för supersoniska flygplan kan jämföras med supersoniska vindtunnlar och kräver noggrann analys för att undvika start. Vid höga överljudshastigheter (vanligtvis mellan Mach 2 till 3) är intag med intern kompression utformade för att få supersoniskt flöde nedströms luftintagets fångningsplan. Om massflödet över insugets infångningsplan inte matchar nedströms massflöde vid motorn startas insugningen. Detta kan orsaka våldsam, tillfällig förlust av kontroll tills intaget startas om.
Få flygplan, även om många ramjetdrivna missiler, har flugit med intag som har supersonisk kompression som äger rum inuti insugningskanalen. Dessa intag, kända som blandade intag, har fördelar för flygplan som kryssar på Mach 2.2 och högre. De flesta supersoniska flygintag komprimerar luften externt, så starta inte och har därför inget startläge. Blandade kompressionsintag har den initiala supersoniska kompressionen externt och resten inuti kanalen. Som ett exempel hade intagen på B-70 Valkyrie ett externt kompressionsförhållande (cr) vid M3 på 3,5 och inre cr cirka 6,6, följt av subsonisk diffusion. Den Lockheed SR-71 Blackbird och XB-70 Valkyrie hade väl omskrivna unstart beteende. Andra flygplan som har flugit med intern kompression inkluderar Vought F-8 Crusader III, kryssningsmissilen SSM-N-9 Regulus II och B-1 Lancer .
Delvis intern komprimering övervägdes för Concorde (Supersonic Transport Aircraft Committee, 1959, hade rekommenderat en SST att kryssa på Mach 2.2) men en "extern konfiguration valdes för den inneboende stabiliteten i dess chocksystem, den hade inget startläge" . Även om det fanns en viss inre kompression som avbröts av en normal stöt lokal till rampgränsskiktets blödningsslits inuti intaget, var intaget aerodynamiskt självkompenserande utan spår av några startproblem. Tidigt i utvecklingen av B-1 Lancer ändrades dess blandade externa/interna intag till ett externt, tekniskt säkrare men med en liten kompromiss i kryssningshastigheten. Den hade därefter fasta intag för att minska komplexitet, vikt och kostnad.
Arbetet under 1940-talet, till exempel av Oswatitsch, visade att supersonisk kompression i en kanal, känd som en supersonisk diffusor, blir nödvändig vid M2-3 för att öka tryckåtervinningen jämfört med den som kan erhållas med extern kompression. När flyghastigheten ökar supersoniskt är chocksystemet initialt externt. För SR-71 var detta fram till cirka M1.6 till M1.8 och M2 för XB-70. Intaget sägs vara ostartat. Ytterligare hastighetsökning ger supersoniska hastigheter inuti kanalen med en planchock nära halsen. Intaget sägs vara igång. Störningar uppströms eller nedströms, till exempel vindstötar/atmosfäriska temperaturgradienter och motorluftflödesförändringar, både avsiktliga och oavsiktliga (från överspänning), tenderar att orsaka att chocken utvisas nästan omedelbart. Utdrivning av chocken, känd som en start, gör att all överljudskomprimering sker externt genom en enda planchock. Intaget har förändrats på en splitsekund från sin mest effektiva konfiguration med det mesta av sin supersoniska kompression som äger rum inuti kanalen till den minst effektiva, vilket framgår av den stora förlusten i tryckåtervinning, från cirka 80% till cirka 20% vid M3 -flyghastigheter . Det är en stor minskning av insugningstrycket och förlust av dragkraft tillsammans med tillfällig förlust av kontrollen över flygplanet.
Inte att förväxla med en start, med dess stora förlust i kanaltryck, är kanalens övertryck som härrör från en hammarkock. Vid hastigheter under intagets starthastighet, eller på flygplan med externa kompressionsintag, kan motorstöt eller kompressorstopp orsaka hammarslag. Över intagets starthastighet kan unstarts orsaka bås beroende på intagssystemens konstruktionskomplexitet. Hammershocks har orsakat skador på intag. Till exempel upplevde den nordamerikanska F-107 under flygning med hög hastighet en motorstöt som böjde inloppsramperna. Den Concorde , under utvecklingen testflygningar, upplevde betydande skador på en gondol efter båda motorerna ökade.
Avsiktlig
När en avstart uppstod på SR-71 orsakade en mycket stor mängd drag från den ostartade nacellen extrem rullning/gäspning. Flygplanet hade en automatisk omstartsprocedur som balanserade motståndet genom att starta upp det andra intaget. Detta intag hade sin egen enorma dragkraft, med spetsen helt framåt för att fånga chockvågen framför intaget.
Undvikande
För att sakta ner från M3 krävdes en minskning av dragkraften som kunde starta ett intag med minskat motorluftflöde. SR-71-sänkningsproceduren använde bypass-flöden för att ge startmarginal när motorflödet reducerades.
Tryckminskning på XB-70 uppnåddes genom att hålla motorflödet stabilt vid 100% varv / min, även om tomgång valts med gasreglaget. Detta var känt som "rpm lock-up" och dragkraften minskades genom att öka munstycksytan. Kompressorhastigheten hölls tills flygplanet hade saktat till M1,5.
Teoretisk grund
Med hjälp av en mer teoretisk definition är unstart det supersoniska kvävningsfenomenet som uppstår i kanaler med ett uppströms massflöde som är större än nedströms massflödet. Ostadiga flödesresultat eftersom felanpassningen i massflödet inte gradvis kan spridas uppströms i motsats till subsoniskt flöde. I stället, i överljudsflöde, förflyttas missmatchningen bakom en "normal" eller terminal chockvåg som plötsligt gör att gasflödet blir subsoniskt. Den resulterande normala chockvågen förökar sig sedan uppströms med en effektiv akustisk hastighet tills flödesmatchningen når jämvikt.
Det finns andra sätt att konceptualisera unstart som kan vara till hjälp. Unstart kan alternativt tänkas på i form av ett minskande stagnationstryck inuti en supersonisk kanal; varigenom uppströms stagnationstryck är större än nedströms stagnationstryck. Unstart är också resultatet av en minskande halsstorlek i supersoniska kanaler. Det är ingången halsen är större än den spridande halsen. Denna förändring i halsstorlek ger upphov till det minskande massflödet som definierar start.
Kvävningsreaktionen av avstart resulterar i bildandet av en chockvåg inuti kanalen.
Chock instabilitet eller surr
Under vissa förhållanden kan chockvågen framför eller i en kanal vara instabil och svänga uppströms och nedströms. Detta fenomen är känt som buzz . Starkare chockvågor som interagerar med vätska med låg fart eller gränsskikt tenderar att vara ostadiga och orsaka surr. Buzzförhållanden kan orsaka strukturell dynamik -orsakat fel om tillräckliga marginaler inte införlivas i designen.
