Suihku- ja rakettimoottoreista

[Kontra]

Vaikka lentokoneen moottorien työntövoima ei tuota liike-energiaa koneelle ennen kuin kone kiihdyttää ja saa riittävästi nopeutta nousuun ja lentoon, työntövoiman tuottamiseen tarvitaan moottoritehoa.

HÖPÖ HÖPÖ.

Joo sanoin huolimattomasti.
Tuottaahan moottorit liike-energiaa silloin kun koneen jarrut vapautetaan, mutta vasta koneen nopeuden kasvaessa työntövoima alkaa siirtää moottoritehoa koneelle kasvavasti nopeuden funktiona liike-energian kasvaessa.

[Kontra]

Kun en ole ammattilainen, en osaa sanoa miksi moottorin suunnittelussa paine sallitaan.

Jos siellä ei olisi painetta niin eihän se polttoaine edes syttyisi.

Jaa, että jos suutinpainetta ei olisi polttoaine ei syttyisi? Minä puhuin suutinpaneesta, enkä polttokammion paineesta.

[Kontra]

Tosin suihkumoottorin voiman yhtälössä on myös suuttimen paine mukana, joka lisää työntövoimaa, mutta moottori on slloin suunniteltu niin, että painetta voi syntyä. Kun en ole ammattilainen, en osaa sanoa miksi moottorin suunnittelussa paine sallitaan.

Tottakai siellä suihkumoottorin takapuolella pitää olla painetta. Koko moottorin toimintaperiaate on se, että takapuolella on ennemmän painetta kuin etupuolelle. Jotta työntövoima suuntautuu eteenpäin.

Et näytä tietävän mistä puhut.
Kun pilotti tarkistaa moottorin toiminnan ennen starttia, suihkusuuttimen paine pitää olla noin kaksinkertainen tulokanavan paineeseen verrattuna. Mutta ei ole kysymys staattisesta paineesta, vaan hydrostaattisen paineen ja staattisen paineen summasta. Suihkusuuttimessa se paine on kokonaan tai pääosalta hydrostaattista painetta, eli suihkun nopeudesta johtuva.

Eli, paine moottorin lähtöpuolella pitää olla korkeampi kuin imu- eli tulopuolella. Aivan kuten sanoin. Suihkumoottori toimii niin.

En vieläkään ymmärrä täysin mikä on se peruskysymys johon haet vastausta.

En minä mitään vastausta hae, mutta sinä tunnut tarvitsevasi tietoa.
Äsken sekoilin tuossa tarkoittaessani dynaamista painetta, puhuin hydrostaattinenen paneesta. Ikä ei tule ilman muisti- ja tarkkaavaisuusongelmia.

Tässä kuvaus keskustelun aiheesta, se on kosteessani sivulla 9. Jos kaikki lukisivat koosteeni, auttaisi väärinkäsitysten syntymistä.

Työntövoima suihkuaukon ja imuaukon kokonaispainevoimien erotuksena.

Kaasun tai nesteen virratessa syntyy dynaaminen paine q = ½ ρv² , jossa ρ virtaavan aineen tiheys.
Oletetaan virtaus aukossa A samaksi koko pinta-alalla. Aukolle syntyy dynaaminen painevoima
F = q ∙ A . Dynaaminen voima on myös massavirta x nopeus eli F = (m/t) ∙ v , (vrt.ed. työntövoiman
yhtälö), joka synnyttää aukossa dynaamisen paineen q = (m/t)v/A .
Työntövoima = suihkuaukon ja imuaukon kokonaispainevoimien erotus
Fn = (qj + pj – po) ∙ Aj – (qin + pin – po) ∙ Ain ; jossa qj ja qin dynaamiset ja pj ja pin staattiset paineet
suihkuaukolla Aj ja imuaukolla Ain .
Kokonaispaineiden suhde (qj + pj ) / (qin + pin ) = EPR (engine pressure ratio): pilotille moottorin
kunnon check. Virtauserot aukon alalla vaatii kalibroinnin/korjaustermit. xx.

[Kontra]

Jaa tuota edellistä voi olla vaikea ymmärtää ilman työntövoiman yhtälöitä, jotka on koosteessa sivulla 8

Turbiinimoottorien työntövoiman laskeminen

Yleisesti voima F = m ∙ a = m ∙ (v2 – v1)/t = m/t ∙ (v2 – v1) ; m/t = ṁ massavirta
Työntövoima Fn = Fa + Ff + Fp = ṁa (vj – v) + ṁf vj + (pj – po) Aj
Fa = ṁa (vj – v) = ilmavirran kiihtyvyysvoima ; ṁa ilmamassavirta moottorin läpi
; v ilman tulonopeus moottoriin = lentonopeus
; vj ilman poistonopeus = suihkun nopeus ( j jet)
Ff = ṁf ∙ vj = polttoainevirran kiihtyvyysvoima ; ṁf polttoainevirta (v = 0)
Fp = (pj – po) Aj = painevoima suihkuaukolla ; pj suihkuaukon staattinen paine ; po ilmanpaine
; Aj suihkuaukon pinta-ala

[Kontra]

En vieläkään ymmärrä täysin mikä on se peruskysymys johon haet vastausta.

Minä en hae vastausta mihinkään.
Minä haluan jakaa tietoa suihkumoottoreista niistä kiinnostuneille. Jos olet niistä kiinnostunut, lue koosteeni, ja esitä sitten käsityksiäsi, jos ne poikkeavat esityksestäni.

[Kontra]

Tässä vielä työntövoimayhtälöiden vertailu. (Alaindeksit hypänneet ylös ja sekottaa. Koosteessa alaindeksit on okein)

Fn = (qj + pj – po) ∙ Aj – (qin + pin – po) ∙ Ain , painevoimilla laskettu työntövoimayhtälö sivu 9
Fn = ṁa (vj – v) + ṁf vj + (pj – po) Aj , työntövoimayhtälö sivu 8
; muokataan yhtälöitä
Fn = qj Aj + (pj – po )Aj – qin Ain – (pin – po) Ain
Fn = (ṁa + ṁf ) vj – ṁa v + (pj – po )Aj

Huomataan että suihkun dynaaminen painevoima qj ∙ Aj = (ṁa + ṁf ) vj . Suihkuaukon staattisen painevoiman termi on yhtälöissä sama (pj – po )Aj . Jäljelle jää tuloilman virtausvastusvoima ṁa v = qin Ain + (pin – po) Ain . Imuaukon dynaaminen painevoima qin Ain ei siis ole sama kuin tulo-ilman vastusvoima ṁa v, sillä imuilman nopeus ja lentonopeus ei ole sama. Pienellä lentonopeudella imuilman nopeus on sitä suurempi ja suurella nopeudella sitä pienempi (huom. patopaine). Moottori maassa paikallaan imuaukon painetermi (pin – po) Ain on alipaineen vuoksi negatiivinen eli yhtälössä se summautuu positiivisena lisäten työntövoimaa. Huom, virtaus ei ole sama aukon koko alalla.
(Staattisen paineen mittari kaiketi näyttää suihkuaukolla arvoa pj – po ja imuaukolla pin – po .)

[Kontra]

Tosin suihkumoottorin voiman yhtälössä on myös suuttimen paine mukana, joka lisää työntövoimaa, mutta moottori on slloin suunniteltu niin, että painetta voi syntyä. Kun en ole ammattilainen, en osaa sanoa miksi moottorin suunnittelussa paine sallitaan.

Tottakai siellä suihkumoottorin takapuolella pitää olla painetta. Koko moottorin toimintaperiaate on se, että takapuolella on ennemmän painetta kuin etupuolelle. Jotta työntövoima suuntautuu eteenpäin.

(korjaan tuon aikaisemman kommenttini, kun dynaamisen paineena käytin väärää termiä, näitä sattuu)

Et näytä tietävän mistä puhut.
Kun pilotti tarkistaa moottorin toiminnan ennen starttia, suihkusuuttimen paine pitää olla noin kaksinkertainen tulokanavan paineeseen verrattuna. Mutta ei ole kysymys staattisesta paineesta, vaan dynaamisen paineen ja staattisen paineen summasta. Suihkusuuttimessa se paine on kokonaan tai pääosalta dynaamista painetta, eli suihkun nopeudesta johtuva.

[Kontra]

En vieläkään ymmärrä täysin mikä on se peruskysymys johon haet vastausta.

Minä en hae vastausta mihinkään.
Minä haluan jakaa tietoa suihkumoottoreista niistä kiinnostuneille. Jos olet niistä kiinnostunut, lue koosteeni, ja esitä sitten käsityksiäsi, jos ne poikkeavat esityksestäni.

Kai ymmärrät kuitenkin, että jos esittää esimerkiksi alla olevan kaltaisia sanankäänteitä täällä, niin joku saattaa kysyä jotain. Vähintään tarkennuksia tai pelkästään mielenkiinnosta.
Etenkin kun täkynä on vielä tuo, että aihe tuntuu olevan joillekin mahdotonta käsittää.
Käsittämätön tämä tulokulma on tosin vieläkin.

Moottoritehoista keskusteluissa on joillekin ollut mahdotonta käsittää, että vaikka moottorit huutavat täysillä juuri startin alkaessa, niiden työntöteho on nolla, ja ne tekevät työtä koneelle vasta koneen liikkuessa, joten työntötehoa syntyy vasta nopeuden kasvaessa.

Tämä on sama kuin sanoisi, että työmies ei ole siirtänyt yhtään liike-energiaa kottikärryyn, ennen kuin kottikärryt ovat lähteneet liikkeelle. Ja työmiehen työntöteho ja kottikärryihin tekemä työ onkin siten nolla.

Onhan tämä ymmärrettävissä tietystä tulokulmasta. Ja kaavat pystyy kirjoitamaan jotka tukevat tätä tapahtumaa. Mutta tämä ei liity ilmiönä erityisesti kottikärryihin mitenkään, eikä myöskään suihkumoottoreihin. Vaan on yleinen energian säilymisen lakiin sekä työn ja tehon fysiikkaan käsitteisiin liittyvä ilmiö.

Tuo oli aikoinaan lehden Tiede keskustelupalstalla kovan väännön aihe ketjussa Suihkumoottorin tehot.
Et vaivautunut lukemaan, mitä tuosta asiasta tuon kommentin jälkeen kirjoitin.

[Tonttu]

Kun en ole ammattilainen, en osaa sanoa miksi moottorin suunnittelussa paine sallitaan.

Jos siellä ei olisi painetta niin eihän se polttoaine edes syttyisi.

Jaa, että jos suutinpainetta ei olisi polttoaine ei syttyisi? Minä puhuin suutinpaneesta, enkä polttokammion paineesta.

Mikä on suutin? Tarkoitatko suihkuputkea?

[Kontra]

Korjataan nyt tämäkin kommentti ärsyttämästä.

Moottoritehoa tarvitaan työntövoiman tuottamiseen, mutta työntövoima voi siirtää moottorien tehoa lentokoneelle vain nopeuden funktiona kasvattaen koneen liike-energiaa. Kun sanotaan, että lentokoneen moottoriteho on pieni koneen startatessa, ei siis tarkoita sitä, että itse moottorien teho olisi pieni, vaan sitä, ettei lentokone pysty hyödyntämään sitä tehoa silloin kuin vain vähän. Tarvitaan lämpöenergiaa kuumentamaan moottorin läpi virtaavaa ilmaa, joka kuumetessaan laajenee ja polttokammiossa ahtaassa tilassa synnyttää painevoiman, joka purkautuessaan kiihdyttää ilman nopeutta. Kiihtyvyys merkitsee voimaa taaksepäin, jonka reaktiovoima työntää moottoria eteenpäin. Suihkusuuttimen suulla virtauksen nopeus on seuraus sen kiihdytyksestä ja siten voimasta. Eli mitä nopeammin suihku saadaan pakenemaan suuttimesta, sitä suurempi voima syntyy taaksepäin ja reaktiovoima eteenpäin. Suihku ei vaikuta enää mitenkään moottoriin, ja onkin vähän harhaanjohtava nimitys suihkumoottori, kun työntövoima syntyy jo moottorin sisällä. Jos suihku ei riittävän nopeasti pakene suuttimesta, se vastustaa ilman "vapaata" kiihtymistä ja työntövoiman kasvua moottorissa. Kuten aikaisemmin selitin, äänen nopeus suihkussa estää suihkun vapaata poistumista, ja siksi tarvitaan se Laval-suutin, että saadaan suihkun jarrutusvaikutus eliminoiduksi, kun halutaan mennä kunnon haipakkaa. Kun koneen laskeutuessa käännetään suihkun eteen reverselevyt jarruttamaan koneen nopeutta, suihkusuuttimen taakse nousee paine, joka haittaa moottorin normaalia toimintaa.

[Kontra]

Kun en ole ammattilainen, en osaa sanoa miksi moottorin suunnittelussa paine sallitaan.

Jos siellä ei olisi painetta niin eihän se polttoaine edes syttyisi.

Jaa, että jos suutinpainetta ei olisi polttoaine ei syttyisi? Minä puhuin suutinpaneesta, enkä polttokammion paineesta.

Mikä on suutin? Tarkoitatko suihkuputkea?

Suihkuputken loppupäässä on suihkusuutin, jonka tehtävänä on kuristaa suihkua. Se voi olla kiinteä kuten liikennekoneilla tai säädettävä, kuten hävittäjillä.
Hävittäjien moottorien suihkusuuttimet koostuvat yleensä kahdesta peräkkäisestä kukan terälehtien tavoin säätyvästä laippasuuttimesta. Aliäänilennolla suutin säädetään takasuuttimella suppenevaksi. Yliääninen suihku syntyy suuttimilla yhdessä muodostetulla Laval-suuttimella, joka säätyy ilman läpivirtauksen mukaan.

Kannattaa lukea se koosteeni, niin ei tarvitse täällä keskustella perusasioista.

[Kontra]

Suihku ei vaikuta enää mitenkään moottoriin, ja onkin vähän harhaanjohtava nimitys suihkumoottori, kun työntövoima syntyy jo moottorin sisällä.

<--???-->

Jos suihku ei riittävän nopeasti pakene suuttimesta, se vastustaa ilman "vapaata" kiihtymistä ja työntövoiman kasvua moottorissa.

Etkö todella näe vieläkään ristiriitaisuuksia muotoiluissasi. Jos katsot vaikka noita lauseita tuossa yllä, jotka siis esiintyvät peräkanaa kirjotuksessasi.

Ei ole mitään ristiriitaa.
Oikein toimivassa moottorissa suihku ei rajoita moottorin työntövoimaa.
Hävittäjän lentäessä aliääninopeudella moottorin suihkusuutin on säädetty suppenevaksi, ja se voi ylittää äänen nopeudenkin, mutta kun äänen nopeus kuumassa suihkussa alkaa rajoittaa koneen nopeutta, suutin pitää säätää Laval-suuttimeksi (ensin suppeneva, sitten laajeneva), kun koneen nopeutta vielä halutaan lisätä.
Asiaa olen kuvannut koosteen sivuilla 7 ja 8. Mikä sinua estää lukemasta koostetta? Lue se tästä, niin ei tarvitse enää ihmetellä?

https://www.dropbox.com/s/akb1pyvz6ay3w ... a.pdf?dl=0

[Kontra]

korjaus edelliseen kommenttiini

kun äänen nopeus kuumassa suihkussa alkaa rajoittaa moottorin työntövoimaa ja siten koneen nopeutta,

[Kontra]

Kuten edellä sanoin, termi suihkumoottori on harhaan johtava, koska suihkulla ei ole mitään osuutta työntövoiman syntymisessä. Kuvaavampi termi olisi esimerkiksi virtauskiihdytinmoottori, koska ilma- ja kaasuvirran nopeuden kiihtyessä moottorin suihkuputkessa ja suihkusuuttimessa työntövoima pääosaltaan syntyy, kun osa voimasta syntyy jo sitä ennen moottorin sisälläkin, ks kuva 2 AXIAL VELOSITY.

Sama koskee raketin moottoriakin - siinä työntövoima syntyy juuri Laval-suuttimessa, jossa virtausnopeuden kiihtyessä työntövoima syntyy. Suihkulla ei siinäkään ole mitään osuutta työntövoiman syntymiseen. Painevoimahan polttokammiossa sen kiihtyvyyden aiheuttaa, mutta suihkusuuttimessa se konkretisoituu.

[Tonttu]

Kuten edellä sanoin, termi suihkumoottori on harhaan johtava, koska suihkulla ei ole mitään osuutta työntövoiman syntymisessä.

On sillä ainakin koneissa joissa on jälkipoltto ominaisuus