• Slide 1

روتور پوسته‌ای غیر ایده‌آل در پرواز رو به جلو
0.0/5 امتیاز (0 رای)

شکل (8) یک روتور پوسته‌ای را در پرواز رو به جلو را نشان می‌دهد. همانطور که قبلاً گفته شد، این گونه از روتور پوسته‌ای پیشرانش خود را از منبع خارجی غیر از پوسته تولید می کند. بنابراین از آنجا که هدف اصلی تولید نیروی عمودی است، این روتور پوسته‌ای در زاویه‌های حمله‌ی کوچک عمل می‌کند. در شکل (8) زاویه‌ی حمله، α ، زاویه‌ی بین محور افقی و سرعت جریان آزاد نشان داده شده است:

(43)eq43

فیزیک جریان بین روتور باز و روتور پوسته‌ای در پرواز لبه‌ای که روتور جریان را به پایین می چرخاند، شبیه هم هستند. ولی، این دو بعد از اینکه جریان روتور را ترک و پوسته جریان را با راستای عمودی پوسته هم جهت کرد، بسیار متفاوت هستند.

 fig29

شکل 29. روتور پوسته‌ای در پرواز رو به جلو

زمانی که جریان پوسته را ترک کرد، زاویه‌ی کجی خلأ تحت تأثیر چرخش اضافه‌ی جریان قرار می گیرد. با توجه به این مسئله، یک پارامتر بدون بعد به نام بازدهی چرخش، kχ ، تعریف می شود. محدوده‌ی برابر kχ است با:

(44)eq44

مقدار یک به این معنی است که جریان 100% چرخیده است. به بیانی دیگر، جریان به طور کامل با محور پوسته هم جهت شده است. در واقعیت، مقدار، kχ ، هیچوقت برابر 1 نمی شود، ولی با افزایش آن کنترل پره مؤثرتر است. مقدار صفر همان روتور باز است و از آنجا که کنترل پره‌ی خروجی جریانی در راستای کورد ایجاد نخواهد کرد، تأثیر کنترل پره پایین است. سرعت در روتور پوسته‌ای به صورت تابعی از بازدهی چرخش در معادله‌ی (45) نشان داده شده است. به طور مشابه، سرعت بی‌نهایت به صورت تابعی از بازدهی چرخش در معادله‌ی (46) نشان داده شده است:

(45) eq45
(46)eq46

با استفاده از معادلات (45) و (46) ، زاویه‌ی کجی خلأ در خروجی پوسته و سرعت نهایی بدست می آید:

(47) eq47
(48) eq48

لازم به ذکر است که فرض شده است، مؤلفه‌ی افقی سرعت با سرعت در خروجی پوسته در خلأ نهایی یکی است. با اضافه کردن ترم بازدهی چرخش، زاویه‌ی کجی خلأ کمتر از مقدار آن در روتور باز می شود. همچنین، اگر kχ برابر مقدار حداکثر آن، یعنی 1 شود، هر دو زاویه‌ی کجی خلأ صفر درجه خواهند شد. این مسئله به خاطر تأثیر پذیری کنترل، همانطور که پیشتر گفته شد، مهم است. با زاویه‌ی کجی کمتر، تأثیر پذیری کنترل پره در خلأ بیشتر می شود. این مسئله توضیح می دهد چرا کنترل پره در شرایط رتور باز استفاده نمی‌شود ولی در روتور پوسته‌ای عملی است.
در نهایت، ایده‌ی بازدهی چرخش می تواند مهم باشد. شاید مهم ترین بُعد بازدهی چرخش چگونگی اثر آن بر نیروی پسای تکانه باشد. بواسطه‌ی این مسئله، بردار پیشرانش روتور پوسته‌ای به مؤلفه های افقی و عمودی تقسیم می شود:

(49)eq49

این مسئله در شکل (8) نشان داده شده است. برای در نظر گرفتن اثرات غیر اید‌ه‌آل بودن روتور پوسته‌ای از معادله‌ی (21) برای پیشرانش کل به همراه ضریب پیشرانش تقویتی استفاده شده است. با بررسی مجدد تئوری تکانه و بقای جرم، دبی جرمی بدست می آید:

(50)eq50

در ادامه، با استفاده از بقای تکانه می توان بردار پیشرانش را به بردار سرعت در ورودی و بی‌نهایت ارتباط داد:

(51)eq51

حال اگر تنها مؤلفه‌ی افقی در معادله‌ی (51) مورد استفاده قرار گیرد، رابطه‌ای بین پسای تکانه و بازدهی چرخشی بدست می‌آید:

(52)eq52

همانطور که در معادله‌ی (52) دیده می شود، پسای تکانه نه تنها با سرعت رو به جلو؛ بلکه با بازدهی چرخشی نیز افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که اگر kχ برابر صفر شود، روتور باز بدست می آید و پسای تکانه برابر صفر می شود. در نتیجه، در طراحی روتور پوسته‌ای برای پرواز رو به جلو و به کنار برای انتخاب بازدهی چرخشی یک معاوضه وجود دارد. مقدار kχ بایستی بهینه شود تا بیشترین تأثیر پذیری کنترل پره بدون افزایش اضافی پسای تکانه، بدست آید.

در نهایت، اگر بقای انرژی بکار برده شود:

(53)eq53

با وارد کردن بردار های لازم به معادله‌ی (53) ، معادله‌ای برای جریان ورودی پایا به صورت معادله‌ی (54) بدست می آید:

(54)eq54

که در اینجا:
A=
و:

 B=

جریان ورودی پایای غیر خطی ورودی در معادله‌ی (54) اثرات غیر ایده‌آل بودن روتور پوسته‌ای را به علت ضریب پیشرانش تقویتی و بازدهی چرخشی لحاظ لحاظ کرده است. همچنین زمانی‌که مقدار سرعت رو به جلو صفر است، استفاده از این ترم ها، مناسب به نظر می رسد. همانطور که در معادله‌ی (26) مشخص است، اگر V0صفر شود، سرعت القایی در شناوری برای روتور غیر ایده‌آل پوسته‌ای بدست می آید. با بازسازی ترم ها، می توان ضریب پیشرانش تقویتی را مجدداً بر حسب سرعت رو به جلو و زاویه‌ی حمله، تعریف کرد:

(55)eq55

 

  • چهارشنبه, 18 بهمن 1391
  • 779

نظر خود را اضافه کنید.

ارسال نظر به عنوان مهمان

0
شرایط و قوانین.
  • هیچ نظری یافت نشد

 

تمام حقوق برای شرکت رهنوردان هلیای آسمان محفوظ است
Copyright © 2015 RAHA