Giriş konisi - Inlet cone

Shock Diamond ile karıştırılmamalıdır .
MiG-21MF'nin giriş konisi

Giriş konileri (bazen şok konileri veya giriş merkez gövdeleri olarak da adlandırılır ), bazı süpersonik uçakların ve füzelerin bir bileşenidir . Öncelikle D-21 Tagboard ve Lockheed X-7 gibi ramjetlerde kullanılırlar . Su-7 , MiG-21 , English Electric Lightning ve SR-71 gibi bazı turbojet uçaklar da bir giriş konisi kullanır.

Amaç

Bir giriş konisinin temel amacı, motora girmeden önce süpersonik uçuş hızından ses altı hıza hava akışını yavaşlatmaktır. Hariç scramjet motorları, tüm hava emici jet motorları doğru çalışmıyorsa ve motorun iç süpersonik hava akımını engellemek için bir difüzör gerektirecek subsonik hava akımını gerekir. Süpersonik uçuş hızlarında, koninin tepesinde geriye doğru eğimli bir konik şok dalgası oluşur. Konik şok dalgasından (ve sonraki yansımalardan) geçen hava, düşük süpersonik hıza yavaşlar. Hava daha sonra difüzör geçidi içindeki güçlü bir normal şok dalgasından geçer ve ses altı hızda çıkar. Ortaya çıkan giriş sistemi, çok daha basit pitot alımından daha verimlidir ( basınç geri kazanımı açısından ) .

Şekil

Giriş konisi şekillendirilmiştir tepe noktası ile ilgili şekilleri yöneliktir şok dalgası böylece için alımının dudak; bu, süpersonik uçuşta alımın düzgün çalışmasına izin verir. Hız arttıkça, şok dalgası giderek daha eğik hale gelir (koni daralır). En yüksek hızlar dışında, SR-71 şok konisi, giriş ağzını ıskalamaktadır.

Daha yüksek uçuş hızları için, giriş konileri, yakalama alanının kanal iç boğaz alanıyla nasıl değiştiğini kontrol etmek için eksenel olarak hareket edecek şekilde tasarlanmıştır. En iyi giriş işlemi için bu gerekli alan oranı, artan uçuş Mach sayısı ile büyür, dolayısıyla SR-71 üzerindeki büyük giriş konisi hareketi, düşük hızlardan Mach 3.2'ye kadar iyi performans göstermelidir. SR-71'de koni / sivri uç / merkez gövde daha yüksek hızlarda geri hareket eder.

Operasyon

Ses altı uçuş hızlarında, konik giriş daha çok bir pitot girişi veya ses altı difüzör gibi çalışır. Bununla birlikte, araç süpersonik hale geldikçe, koninin tepesinden çıkan konik bir şok dalgası belirir. Şok dalgasından geçen akış alanı azalır ve hava sıkıştırılır. Uçuş Mach sayısı arttıkça, konik şok dalgası daha eğik hale gelir ve sonunda giriş ağzına çarpar.

Daha yüksek uçuş hızları için, süpersonik sıkıştırmanın daha geniş bir hız aralığında daha verimli bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak için hareketli bir koni gerekli hale gelir. Artan uçuş hızı ile koni arkaya veya girişe doğru hareket eder. Koni yüzeyinin şekli ve iç kanal yüzeyinden dolayı, havayı süpersonik olarak sıkıştırmaya devam etmek için iç akış alanı gerektiği kadar azalır. Bu yolda meydana gelen sıkıştırmaya "dahili sıkıştırma" adı verilir (koni üzerindeki "harici sıkıştırmanın" aksine). Minimum akış alanında veya boğazda normal veya düz bir şok meydana gelir. Akış alanı daha sonra ses altı sıkıştırma veya difüzyon için motor yüzüne kadar artar.

Koninin giriş içindeki konumu, düzlem şok dalgasını boğazın hemen aşağı akışında doğru bir şekilde tutmak için genellikle otomatik olarak kontrol edilir. Bazı durumlar şok dalgasının girişten atılmasına neden olabilir. Bu, başlatılmamış olarak bilinir .

Sınır tabakası koni bunu önlemek konisi hareket ederken gerildiği akış ayırma , ancak, iç basınç ve sınır tabakası yine de ayrı eğilimindedir ve genellikle ses altı sıkıştırma için küçük deliklerden emilen duvarında. Aerospike motoruyla ilgili bir yan not olarak, sınır tabakası, koninin hemen yüzeyindeki hava molekülleri ile tamamen hızlandırılmış hava akımı arasındaki daha büyük hız farkı için gerektiği şekilde koninin sonuna doğru kalınlaşır.

Alternatif şekiller

Bazı hava girişleri , her ikisi de giriş ağzına odaklanan iki konik şok dalgası oluşturmak için bikonik bir merkez gövdeye ( MIG-21 ) sahiptir. Bu, basınç geri kazanımını iyileştirir. Bazı uçaklar ( F-104 , Mirage III ) yarı konik bir merkez gövdesi kullanır. F-111 genişleyen bir konik kısım ile takip edilen eksenel olarak hareket eden çeyrek koni vardır.

Concorde , Tu-144 , F-15 Eagle , MiG-25 Foxbat ve A-5 Vigilante , motor bölümünün dikdörtgen olduğu ve çift ​​konilerin yerini düz bir giriş rampasının aldığı 2D girişleri kullanır . Giriş rampaları , şokları önlemek için süpürülmüş giriş kapaklarına ( F-22 Raptor , F-35 Lightning II ) izin verir.

Diğer bazı süpersonik uçaklar ( Eurofighter Typhoon ), yüksek hücum açılı operasyon için değişken bir alt kaporta dudağı ve süpersonik Mach sayılarında şok sisteminin stabilizasyonunu kolaylaştırmak için giriş rampasına yerleştirilmiş bir kanama sistemi (gözenekli duvar) kullanır. Giriş akışının iyileştirilmesi için (distorsiyonun azaltılması), hava, girişin aşağı yönündeki rampa tarafındaki bir giriş boşaltma yuvası yoluyla boşaltılır. Bir saptırıcı ile gövdeden ayrılan rampa, akışı yavaşlatmak için eğik bir şok üretir. İki girişi ayıran ayırma plakasının ön kenarı, bu eğik şokun aşağı tarafında bulunur.

En az bir süpersonik ve bir ses altı rampa kullanılır, ancak iyileştirilmiş sızdırmazlık için çoklu süpersonik rampalar kullanılabilir. Sınır tabakası (ses altı pitot girişinin harici sıkıştırmayla önlediği bir şey) ayrılma eğilimindedir ve rampa girişinin daha küçük sınır tabakası, giriş konisine kıyasla bir avantajdır. Ayrılmayı önlemek için , sınır tabakasını serbest akışla karıştıran (veya sınır tabakası, sürüklenmeye yol açan gözenekli bir yüzeyden emilerek uzaklaştırılan) girdap üreteçleri kullanılır. Fandan sonra sıcak yavaş karışan hava motor tarafından geçirilirken hızlı soğuk hava motora iletilir.

Motordan sonra, nispeten soğuk baypas havası, motor egzozu ve duvarlar arasında bir izolasyon olarak kullanılır. Yine değişken bir süpersonik nozul oluşturmak için iki rampa kullanılabilir . Çoğunlukla ayna simetrik bir kurulum, üstte ve altta rampalarla kullanılır.

Kararlı, şoksuz süpersonikten ses altıya geçiş için bir olasılık vardır. Bu, transonik kanatlarda kullanılır ve sonuçta havayı bir döngüye göndererek bir girdap oluşturmak anlamına gelir. Daha sonra ses altı hıza son şok, ses altı bölgenin girdabın dışından içeriye doğru hareket etmesi ile eğiktir.

Birçok süpersonik uçak ( F-16 Fighting Falcon ) konik merkez gövdeden vazgeçer ve basit bir pitot girişi kullanır . Süpersonik uçuş hızlarında doğrudan girişin önünde ayrı, güçlü bir normal şok belirir ve bu da zayıf basınç kurtarmaya neden olur.

Ayrıca NASA, kompresörün tamamına bir boşluk ekler. Süpersonik akış rampalar aracılığıyla atlar, ses altı akış ise dönebilir ve boşluktan çıkabilir. Bu şekilde bir stall'ı çıkarmak daha kolaydır [1] . Ayrıca türbülansı tespit etmek ve girişi gerçek zamanlı olarak ayarlamak için girişin önündeki havayı ölçmek için planlar vardır.

Ramjet

Girişin sıkışması hız ile yükseldikçe, birinci kompresör kademesinin sıkıştırması buna göre azaltılır. Son yakıcı bir türbin arkasında çalışır stokiyometrik karışımı benzer bir ramjet ancak saf ramjet daha yüksek bir basınç ve dolayısıyla daha fazla verimlilik sağlar. Bir talep : (1 44 Mach 3,5 bir giriş aynı bir sıkıştırma olduğu [2] türbin sonra baypas edilmesi gerektiği, böylece sıfır hızda bir jet motorunun bütün kompresör gibi).

Giriş konisi kullanan uçakların listesi

Ayrıca bakınız

Referanslar

  • Benson, T. (2004). Yüksek Hızlı Aerodinamik Endeksi . Erişim tarihi: 19 Kasım 2004.
  • Eden, P. ve Moeng, S. (2002). Modern Askeri Uçak Anatomisi . Aerospace Publishing Ltd. ISBN   1-58663-684-7 .

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta Giriş konileriyle ilgili medya