Frage:
Drehen sich Turbinentriebwerke in mehrmotorigen Flugzeugen in entgegengesetzte Richtungen, um das Drehmoment auszugleichen?
cfx
2014-01-08 06:13:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ich bin kein Flieger, ich würde mich wohl als Enthusiasten bezeichnen. Ich bin auch eine Physiknuss. Ich habe mich immer darüber gewundert, aber ich befürchtete auch, dass meine Frage an eine kommerzielle Flugbesatzung mich in den Homeland Security Suites landen würde.

Bei Hubschraubern wird das Drehmoment entlang der vertikalen Achse durch einen kleineren Heckrotor ausgeglichen (oder ein Doppelhauptrotor, der sich in die entgegengesetzte Richtung dreht).

Meine Frage ist, ob sich die Turbinen / Lüfter von mehrmotorigen Düsenflugzeugen in die gleiche Richtung drehen. Dh, drehen sich sowohl der Backbordmotor als auch der Steuerbordmotor gleichmäßig im oder gegen den Uhrzeigersinn?

Wenn dies der Fall wäre, wäre die Wartung möglicherweise einfacher, würde jedoch zu einer gewissen Instabilität entlang der Längsachse der Flugzeugzelle führen aufgrund von Drehmoment- und Momentarmen.

Follow-up: Ich denke also, dass einmotorige Propellerflugzeuge Trimmvoreinstellungen verwenden, um das von ihrem Propeller erzeugte Längsmoment zu kompensieren -

Vier antworten:
#1
+37
Peter Kämpf
2014-06-21 16:10:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Das Drehmoment ist aufgrund der effektiven Rolldämpfung eines Flügels weniger problematisch, aber Kreiseleffekte und Propellerwäsche sind wichtig. Gyro-Effekte wurden erstmals im Ersten Weltkrieg zu einem Problem bei Rotationsmotoren. Bei einem Rotationsmotor ist die Kurbelwelle am Flugzeug befestigt, und sowohl der Zylinderblock als auch der Propeller drehen sich. Dies sorgt für eine bessere Kühlung bei niedriger Drehzahl und erzeugt einen Schwungradeffekt, sodass der Motor ruhiger läuft. Wenn Sie jedoch gieren, wird das Flugzeug durch den Kreiseleffekt nach oben oder unten geneigt, sodass jedes präzise Manövrieren sehr schwierig wird.

Mit zunehmender Motorleistung in den Jahren 1916 und 1917 wurde dieser Effekt so stark, dass Getriebemotoren entwickelt wurden wo sich die Zylinder in eine Richtung und der Propeller in die entgegengesetzte Richtung drehen. Infolgedessen hatte der Propeller nur die Hälfte der Drehzahl in Luft wie beim Zylinderblock. Dies ergab eine große Propellereffizienz, aber auch große Propellerdurchmesser, so dass Flugzeuge mit diesen Triebwerken ein hohes Fahrwerk benötigten. Unten sehen Sie ein Bild eines Roland D XVI mit einem Siemens & Halske III gegenläufigen Rotationsmotor aus dem Jahr 1918 ( Quelle). Dies war zu seiner Zeit ein ausgezeichnetes Kampfflugzeug mit fast keiner Kreiselkupplung.

Roland D XVI

Heutzutage verwenden Hochleistungspropellerflugzeuge in der Regel identische Triebwerke, jedoch für Linkshänder und Rechtshänder Getriebe, damit die Propeller in beide Richtungen laufen. Dies ist weniger auf Kreiseleffekte zurückzuführen und hauptsächlich auf gutartige Stalleigenschaften. Die Propellerwäsche eines Propellers erhöht den lokalen Anstellwinkel auf dem Flügel auf der einen Seite und verringert ihn auf der anderen Seite, so dass der Flügel zuerst auf der Seite mit größerem Anstellwinkel zum Stillstand kommt. Befindet sich diese Seite immer rechts von den Propellern, rollt das Flugzeug direkt in einem Stall. In der Zeit des Zweiten Weltkriegs verwendeten einige mehrmotorige Flugzeuge links- und rechtsdrehende Triebwerke, um die Propellerwäsche aufzuheben.

Bei Düsen sind die rotierenden Trägheiten viel kleiner, weil die Durchmesser kleiner sind. Es gibt jedoch eine Ausnahme: Beim Bristol-Siddeley Pegasus -Motor der Sprungdüsen Kestrel, Harrier und AV-8B muss die Niederdruckspule in die entgegengesetzte Richtung zur Hochdruckspule laufen, um den Kreisel auszugleichen Auswirkungen. Wenn dies nicht der Fall wäre, würde eine Gierbewegung eine Nickbewegung erzeugen und umgekehrt. Wenn Sie auf einem Jet sitzen, dessen Schub Ihrem Gewicht entspricht, führt eine nur geringfügige Neigung dieses Jets nach vorne oder hinten zu einer schnellen Verschiebung Ihres Standorts, sodass das Manövrieren im Schwebeflug extrem schwierig wird.

USMC AV-8B Harrier in hover

USMC AV-8B Harrier im Schwebeflug (Bild Quelle)

Nettes Stück historischer Perspektive und zusätzliches Lob für die Diskussion des vtol-Handwerks.
#2
+31
xpda
2014-01-08 07:24:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Triebwerke von Verkehrsflugzeugen drehen in die gleiche Richtung. Das Drehmoment ist bei Jets weniger ein Problem als bei Requisiten.

Viele mehrmotorige Propellerflugzeuge haben Propeller, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Bei Turbinentriebwerken kann dies in einem Getriebe erfolgen, damit auf beiden Seiten dasselbe Triebwerk verwendet werden kann.

Einige Turbinentriebwerke wie das PT6 haben zwei Turbinen, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, aber die Propellerreibung erzeugt zusätzliches Drehmoment in einer Richtung.

Bei einzelnen Motorebenen ist der Motor manchmal in einem leichten Winkel montiert, um die Auswirkung der Propwash (und möglicherweise das Drehmoment?) zu verringern. Das Propwash verursacht ein Ungleichgewicht bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Leistung, wenn die absteigende Klinge dazu neigt, Luft über den Flügel auf dieser Seite und umgekehrt für die aufsteigende Klinge nach unten zu drücken.

Unmittelbar nach dem Start das Ruder eines Einmotorige Flugzeuge werden normalerweise bis zu einem gewissen Grad niedergedrückt, um das ungleichmäßige Drehmoment und das ungleichmäßige Waschen auszugleichen. Dies kann manuell mit Trimmeinstellungen oder beidem erfolgen.

Bei höheren Geschwindigkeiten ist der Effekt des Propellermoments nicht so spürbar, da die Flügel durch den Luftstrom "fester" gehalten werden. P. >

Prost, danke für die ausführliche Erklärung. "Das Drehmoment ist bei Jets nicht so wichtig wie bei Requisiten" ... liegt das daran, dass das Drehmoment auf die größere Masse (im Fall eines Verkehrsflugzeugs) einwirkt?
Gute Antwort! Ich mag es, dich nicht einmal zu korrigieren, aber es vielleicht irgendwann einfacher zu machen. Am Ende haben Sie geschrieben, dass der Effekt bei höheren Geschwindigkeiten nicht oder weniger spürbar ist. Dies liegt einfach daran, dass sich das Flugzeug in seinem optimalen Geschwindigkeitsbereich befindet, in dem es gebaut und getrimmt wird. Siehe zum Beispiel zusätzlich angebrachte feste Trimmklappen am Ruder - diese Änderungen werden normalerweise während des Flugtests vorgenommen, wenn sie feststellen, dass das Design nicht so ist, wie sie es erwartet hatten;)
Ich denke, es geht eher um Rotationsluftreibung als um Masse. Masse würde nur beim Beschleunigen eine Rolle spielen. Die Propellerblätter haben einen größeren Radius (pro Flugzeuggröße), also mehr Drehmoment aus der Luft bei einer bestimmten Leistung. Hinter den Kompressorlüftern eines Strahls befinden sich Flügel, um den Luftstrom in Längsrichtung zu begradigen, wodurch die Luft mit weniger Drehung aus dem Strahl austritt. Dies würde das Drehmoment aus der Luft verringern.
Guter Punkt, @falk.
Falk, hier spielt noch ein weiterer Faktor eine Rolle. Bei niedrigen Geschwindigkeiten hat das Propellerflugzeug einen hohen Deckwinkel (Winkel zwischen Flugrichtung und Boden des Flugzeugs. Mit anderen Worten, es fliegt nasenhoch. Wenn dies zutrifft, hat das absteigende Blatt einen deutlich höheren Winkel Daher erzeugt die absteigende Klinge mehr Schub. Dies führt dazu, dass die Nase des Flugzeugs nach links gedreht wird (in den meisten Flugzeugen) und das rechte Ruder benötigt wird, um einen geraden Flug aufrechtzuerhalten. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt und der Deckwinkel abnimmt, Beide Seiten der Stütze zogen gleichmäßig weiter
so dass der Druck auf das Ruderpedal gelockert werden kann.
#3
+11
Falk
2014-01-08 10:42:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lassen Sie uns eine kurze und bissige Antwort zu Jets geben: Es geht nur um Effizienz.

Wenn ein Teil eines Triebwerks beschädigt ist, wird das Triebwerk höchstwahrscheinlich ersetzt und repariert, während das Flugzeug mit einem anderen fliegt Motor. Ein Motor, der sich im Uhrzeigersinn dreht, und ein Motor, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, sind zwei verschiedene Motoren. Lassen Sie uns jetzt eine einfache Wirtschaftlichkeit machen: Ist es effizienter, nur einen zusätzlichen Motor zu haben, den Sie verwenden können, unabhängig davon, welcher Motor ausgefallen ist, oder ob Sie für jede Seite einen zusätzlichen Motor benötigen? Die wirtschaftlichste Wartungslösung besteht eindeutig darin, sicherzustellen, dass beide Düsen unabhängig von der Seite der Flugzeugzelle, an der sie angebracht sind, identisch und somit austauschbar sind.

Als jemand, der kein Wissenschaftler ist, wirkt sich das Drehmoment auf Düsentriebwerke aus in der Tat ist vernachlässigbar.

Wie wäre es mit Requisiten? Der größte Faktor, der die Requisiten beeinflusst, ist, dass eine aufsteigende Klinge weniger Auftrieb (in Vorwärtsrichtung) liefert als die absteigende Klinge. Wenn Sie jetzt zwei Triebwerke ausgewählt haben, die sich beide in die gleiche Richtung drehen und diese an den Tragflächen eines Flugzeugs befestigen, hat eine Seite das absteigende Blatt außen und die andere Seite ist innen - jetzt haben Sie ein kritisches Triebwerk. Wenn der Motor, in dem sich das absteigende Blatt befindet, ausfällt (kritischer Motor), erzeugt er ein größeres Gieren als wenn der andere Motor ausfällt. Jetzt müssen Sie bewerten, ob die Sicherheit und das strukturelle Design es Ihnen ermöglichen, zwei Motoren in die gleiche Richtung zu drehen.

Pfui. Können Sie Ihren zweiten Absatz noch einmal besuchen? Wollen Sie wirklich implizieren, dass ein Jet "während des Fluges" ersetzt wird?
Nun, dies wäre eine unglaublich gute Wartungsarbeit, aber wahrscheinlich nicht beherrschbar. Ich denke, jeder kann verstehen, was ich sagen wollte, aber wenn Sie ein paar bessere Worte haben, um es zu beschreiben, können Sie meine Antwort gerne bearbeiten.
#4
+1
Jeff Fichten
2016-01-07 02:46:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Turbinentriebwerke derselben Familie drehen sich alle in dieselbe Richtung. Stellen Sie sich vor, Sie müssten ein Turbinentriebwerk bauen, das sich gegenüber dreht. Die Kosten wären übertrieben. Die Fluggesellschaften würden doppelte Ersatzteile für die Triebwerke inventarisieren.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...