גמר לבתי ספר לטכנאים ולהנדסאים סוג הבחינה: מדינת ישראל אביב תשע"ב 0 מועד הבחינה: משרד החינוך 70933 סמל השאלון: נספחים: א. נוסחאות באווירודינמיקה ומנועי מטוס ב. טבלת אטמוספרה סטנדרטית אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה' )להנדסאי מכונות( הוראות לנבחן א. משך הבחינה: ארבע שעות. מבנה השאלון ומפתח ההערכה: בשאלון זה שלושה פרקים: ב. אווירודינמיקה פרק ראשון: מנועי מטוסים והנעה רקטית פרק שני: חומרים תעופתיים ותחזוקת מטוסים פרק שלישי: עליך לענות על חמש שאלות, לפי בחירתך. לכל שאלה 0 נקודות; סה"כ 00 נקודות. ג. חומר עזר מותר לשימוש: מחשבון וכל חומר עזר כתוב בכתב יד או מודפס על נייר. ד. הוראות מיוחדות:. בטרם תתחיל לענות על השאלות, קרא בעיון את כל השאלון וודא שההנחיות בדף השער מובנות לך היטב.. ענה על השאלות על פי הסדר הנראה לך. 3. ענה על מספר השאלות הנדרש בשאלון. המעריך יקרא ויעריך את מספר התשובות הנדרש בלבד, לפי סדר כתיבתן במחברתך, ולא יתייחס לתשובות הנוספות. 4. בכל שאלה ניתנו הנתונים לפתרונה. אם לדעתך חסר נתון, השלם אותו על פי שיקול דעתך ופתור בעזרתו את השאלה. רשום את הנתון שבחרת בתשובה. 5. בתשובה לשאלה חישובית, עליך להציג את שלבי הפתרון באופן מפורט ולהסבירם בקצרה. קבלת מ רב הנקודות מותנית במילוי דרישה זו. בשאלון זה 3 עמודים ו 7 עמודי נספחים. ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר, אך מכוונות הן לנבחנות והן לנבחנים. בהצלחה!
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933 - - השאלות ענה על חמש מבין השאלות 8 )לכל שאלה 0 נקודות(. פרק ראשון: אווירודינמיקה שאלה משקלו של מטוס מטען, כולל מכלי דלק מלאים, הוא. W = 3,488 kn באיור א' לשאלה זו מתוארת מעטפת הטיסה של המטוס. הנקודות A ו B מצוינות על מעטפת הטיסה כמתואר באיור. גובה, [m] 4,000 3,500,000 0,000 8,000 6,500 A B 4,000,000 0 0 0. 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 מספר מאך, M איור א' לשאלה המשך בעמוד 3
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-3 - באיור ב' לשאלה זו מתואר מקדם העילוי של המטוס כפונקציה של מספר מאך של הטיסה, בטיסה ישרה ואופקית בגובה. 6,500 m מקדם העילוי, C L.4.3.. 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0. 0. 0 0 0. 0.5 0. 0.5 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 מספר מאך, M איור ב' לשאלה המשך בעמוד 4
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-4 - באיור ג' לשאלה זו מתוארת פולרת הגרר של המטוס. מקדם הגרר, C D 0.05 0.04 0.03 0.0 0.0 0 0. 0.4 0.6 0.8.0. איור ג' לשאלה מקדם העילוי, C L א.. ציין מהם הגורמים הקובעים את תקרת הטיסה של מטוס.. הסתמך על הגרפים שבאיורים א', ב' ו ג', ומצא את תקרת הטיסה של המטוס. ב. הסתמך על הגרפים שבאיורים א' ג' ומצא את ערכו של מספר המאך של הטיסה בנקודה A ובנקודה. B הסתמך על הגרפים שבאיורים א' ג', ומצא את מקדם העילוי של המטוס בנקודה A. ג. ובנקודה. B. הסבר מדוע מקדם העילוי בנקודה A שונה ממקדם העילוי בנקודה. B ד.. חשב את דחף המטוס בנקודה A ובנקודה. B. הסבר מדוע הדחף שהתקבל בנקודה A שונה מהדחף שהתקבל בנקודה. B ה. רשום את הנוסחה המתארת את פולרת הגרר של המטוס. ו. חשב את הדחף המזערי )המינימלי( של המנועים, הדרוש לטיסה ישרה ואופקית במשקל הנתון. המשך בעמוד 5
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-5 - שאלה מטוס בוכנה בעל כנף קבועה מבצע לולאה אנכית ברדיוס קבוע של. 8 m המטוס טס במהירות קבועה של 75 m בכל נקודה בלולאה. sec הנח תנאי אטמוספרה סטנדרטית בגובה פני הים. m. g = 0 תאוצת הכובד היא sec א. מהי ספרת העומס בטיסה אופקית וישרה במהירות קבועה? ב. חשב את ספרת העומס המתקבלת מהכוח הצנטריפוגלי כתוצאה מהתנועה המעגלית של המטוס. ג. חשב את ספרת העומס הכוללת בתחתית הלולאה. ד. חשב את ספרת העומס הכוללת בנקודה הגבוהה ביותר של הלולאה. ה. חשב את ספרת העומס באמצע הלולאה, בין הנקודה הנמוכה ביותר לבין הנקודה הגבוהה ביותר של הלולאה. המשך בעמוד 6
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-6 - שאלה 3 באיור א' לשאלה זו נתונים שני גרפים. גרף : I מתאר את השתנות מקדם העילוי,, C L של פרופיל כנף כפונקציה של מספר המאך של הטיסה. גרף : II מתאר את השתנות מקדם הגרר,, C D של פרופיל כנף כפונקציה של מספר המאך של הטיסה. זווית ההתקפה של הכנף קבועה. א. הסבר מדוע מקדם העילוי,, C L המתואר בגרף I ק ט ן בין הנקודות A ו B ומדוע הוא ג ד ל בין הנקודות B ו C. ב.. הסבר מדוע מקדם הגרר,, C D המתואר בגרף II ג ד ל בתחום העבר קולי.. כיצד נקראת התוספת למקדם הגרר בתחום העבר קולי? מקדם העילוי, C L A B C 0 3 4 מספר מאך, M גרף I איור א' לשאלה 3 המשך בעמוד 7
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-7 - מקדם הגרר, C D תחום על קולי תחום עבר קולי תחום תת קולי 0 0. 0.4 0.6 0.8.0..4.6.8.0. מספר מאך, M גרף : II מקדם העילוי C D כתלות במספר מאך, M איור א' לשאלה 3 )המשך( ג. באיור ב' לשאלה זו מתוארים שני פרופילי כנף: פרופיל I ופרופיל. II פרופיל II פרופיל I איור ב' לשאלה 3 איזה פרופיל, מבין שני הפרופילים, מתאים למטוס על קולי? נמק את תשובתך. ד. במהלך תכנונו של מטוס קרב חדש בעל כנף דלתא, הוחלט להתקין לפני הכנף קנארד מתכוונן שישמש כהגה גובה, ולא להתקין הגה גובה ומייצב גובה בזנב. כיצד תשפיע החלטה זו על מיקום הנקודה הנייטרלית של המטוס, ועל מיקום מרכז הכובד שלו? המשך בעמוד 8
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-8 - שאלה 4 באיור לשאלה זו נתון מבט על של מטוס. 5% mac כנף 5% mac זנב m b ht 0.6 m m 0% mac 6 m +% mac כיוון טיסה איור לשאלה 4 המשך בעמוד 9
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-9 - נתונים: C כנף L α = 0. מקדם העילוי של כנף המטוס: deg C זנב L α = 0. מקדם העילוי של זנב המטוס: deg א. חשב את מוטת הזנב האופקי,, b ht הדרושה כדי שנפח הזנב האופקי יהיה. 0.8 ב. קבע באמצעות חישוב את מיקום הנקודה הנייטרלית והבע אותו ביחידות של אחוזי מיתר אווירודינמי ממוצע של הכנף. הזנח את תרומת הגוף ואת השפעת הכנף על הזנב. ג. קבע באמצעות חישוב היכן יש למקם את מרכז הכובד של המטוס ביחידות של אחוזי מיתר אווירודינמי ממוצע של הכנף, כדי שתתקבל יציבות סטטית של. 5% ד. סרטט גרף איכותי של מקדם המומנט של המטוס כפונקציה של זווית ההתקפה. המשך בעמוד 0
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-0 - פרק שני: מנועי מטוסים והנעה רקטית שאלה 5 מנוע טורבו סילון חד צירי נבדק בגובה פני הים במצב סטטי ובתנאי אטמוספרה סטנדרטית. באיור לשאלה זו נתון קטע של אופיין המדחס המתאר מהירות סיבוב מתוקנת וקבועה שלו. על הקטע מצוינת נקודת הפעולה של המדחס. P03 P0 יחס לחצי המדחס, 0 8 6 נקודת הפעולה N N θ θ ( ) = DESIGN 4 6 8 0 4 ספיקה מתוקנת ma θ δ kg s המשך בעמוד איור לשאלה 5 נתונים: T 04 =,360 K טמפרטורת העצירה בכניסה לטורבינה: = 0.86 c η הנצילות האדיאבטית של המדחס: = 0.88 t η הנצילות האדיאבטית של הטורבינה: = 0.99 b η נצילות השריפה: J c, 005 kg K קיבול החום הסגולי של הגזים בלחץ קבוע: =.4 היחס בין קיבולי החום הסגולי: q R J חום השריפה של הדלק: 0 6 4 = kg fuel
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933 - - הנחות: תכונות הגז קבועות. הפסדי הלחץ בכונס ובנחיר זניחים. השאלות שלהלן מתייחסות לנקודת הפעולה של המדחס המסומנת באיור. א. חשב את טמפרטורת העצירה ביציאה מן המדחס,. T 03 ב. חשב את ההספק הדרוש להנעת המדחס,. P C ג. חשב את ספיקת הדלק,. m f ד. מתאימים את תנאי הבדיקה לגובה,, H = 4 km שבו הטמפרטורה היא, T a = 6.5 K והלחץ הוא. a = 0.663 bar חשב את ספיקת הדלק החדשה,, m f באותה נקודת פעולה של המדחס המסומנת באיור. המשך בעמוד
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933 - - שאלה 6 מנוע רקטי הודף מוצק פועל בגובה אשר לחץ הסביבה בו הוא, a = 0.5 atm כאשר הלחץ השורר בתא השריפה הוא. c = 68 atm נחיר המנוע מתואם ללחץ הסביבה, כלומר. e = a התקיפה הסגולית של המנוע בתנאים אלה היא. I s = 65 s נתונים נוספים: mm. r. c sec = 3 0 43 קצב בעירת ההודף: כאשר, mm r sec קצב הבעירה: [atm] c לחץ הבעירה: שטח הבעירה של ההודף הוא קבוע: A b = 0.46 m kg ρ = 760 3 m צפיפות ההודף:, תכונות תוצרי הבעירה של החומר ההודף: המשקל המולקולרי: = 6 M יחס קיבולי החום הסגוליים: =. חשב את הגדלים שלהלן: קצב הבעירה של ההודף המוצק,. r. הספיקה המסית של תוצרי הבעירה של החומר ההודף,. m. דחף המנוע,. F.3 0 מקדם הדחף,. c F.4 קוטר צוואר הנחיר,. d t.5 קוטר חתך היציאה מהנחיר,. d e 6. המהירות האופיינית של החומר ההודף, c. 7. הטמפרטורה בתא השריפה,. T c.8 המשך בעמוד 3
אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה', אביב תשע"ב, סמל 70933-3 - פרק שלישי: חומרים תעופתיים ותחזוקת מטוסים שאלה 7 תאר את המבנה של חומר מרוכב.. א. ציין ארבע סיבות לשימוש בחומרים מרוכבים בתעשיית המטוסים.. ציין ארבע תכונות של חומרים מרוכבים המכילים סיבי פחמן. ב. ציין חמש תכונות של סיבי זכוכית. ג. ציין חמש תכונות של חומרים קרמיים. ד. שאלה 8 א. הסבר מהו "פלסטיק" וציין שלוש תכונות אופייניות לפלסטיק. ב. באיורים א' וב' לשאלה זו מתוארים באופן סכמתי שני מבנים אופייניים של פלסטיק. איור א' לשאלה 8 איור ב' לשאלה 8. איזה מבנה אופייני של פלסטיק מתואר בכל אחד מן האיורים?. הסבר מהו ההבדל העיקרי בין שני המבנים. ג. במבנה של דוד שמש משתמשים בשכבת פוליאוריתן יצוקה. קבע לאיזו קבוצת חומרים שייך פוליאוריתן ומהי מטרת השימוש בחומר זה במערכות חימום. בהצלחה! זכות היוצרים שמורה למדינת ישראל. אין להעתיק או לפרסם אלא ברשות משרד החינוך.
נספח א': נוסחאות באווירודינמיקה ומנועי מטוס )6 עמודים( לשאלונים 7093, 70933, אביב תשע"ב לנוחותך, תמצא בנספח זה חלק מהנוסחאות הדרושות לפתרון השאלות. תרמודינמיקה הגדרת משתנים לחץ הגז P נפח הגז V מסת הגז m המסה המולקולרית של הגז M קבועים ויחסי המרה בין יחידות I HP = 736 Watt lb = 0.4536 kg l bar = 0 5 N/m = 0 5 Pa l BTU = 5 cal l cal = 4.87 J T [K] = T [ C] + 73 קבוע הגזים האוניברסלי J R0 = 834. 9 kmol K J c = 004. 6 kg K J cv = 77. 6 kg K kg M = 8. 97 kmol J R = 87 kg K ΔT שינוי הטמפרטורה c v חום סגולי בנפח קבוע Q סך כול החום המסופק למערכת סך כול העבודה המופקת W מהמערכת q in החום המושקע, ליחידת מסה q out החום הנפלט, ליחידת מסה ρ = m V צפיפות או מסה סגולית קבועי האוויר R קבוע הגז = R M המשך בעמוד
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - - משוואת המצב של הגזים האידאליים PV = mrt או P = ρrt שינוי האנרגיה הפנימית בגז אידאלי ΔU = m c v ΔT חום סגולי בלחץ קבוע c = c v + R = c cv היחס בין ערכי החום הסגולי PV n = const בתהליך פוליטרופי = 0 n בתהליך איזובארי = n בתהליך איזותרמי n = בתהליך אדיאבטי ± = n בתהליך איזוכורי עבודה המופקת ממערכת העוברת ממצב למצב P V P V n n W = P V ln V n = V ΔU = Q W החוק הראשון של התרמודינמיקה במערכת w = q in q out עבודה המופקת במחזור, ליחידת מסה η = w q in נצילות מחזור אווירודינמיקה ומנועי מטוס שטח חתך A שטח חתך של נחיר חנוק *A מהירות זרימה v מהירות מושרית v i שטח הד סקה של הרוטור במסוק A עילוי )דחף( הרוטור T המשך בעמוד 3 c mac מיתר אווירודינמי ממוצע
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 3 - c r מיתר שורש הכנף c t מיתר קצה הכנף P לחץ סטטי P 0 לחץ עצירה Ø זווית הנטייה זווית המסלול b מוטת הכנף e מקדם יעילות הכנף c מיתר כנף ממוצע U a מהירות האוויר בכניסה למנוע U e מהירות גזי הפליטה ביציאה מהמנוע α זווית התקפה α OL זווית התקפה שאין בה עילוי שיפוע קו העילוי של פרופיל כנף )כנף אינסופית( C lα שיפוע קו העילוי של כנף סופית C Lα שטח כנף S S th שטח זנב אופקי S tv שטח זנב אנכי V th נפח זנב אופקי V tv נפח זנב אנכי V v מהירות אנכית η נצילות מדחף מהירות ניתוק מהקרקע V LO תאוצת הכובד g F כוח דחף W משקל μ מקדם חיכוך של המטוס D גרר l דרך l t אורך זרוע הזנב n ספרת עומס המשך בעמוד 4
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 4 - Ek = mv אנרגיה קינטית אנרגיה פוטנציאלית כובדית E = mgh עבודה Work = F l חוק הרציפות ρav = const חוק ברנולי לזרימה אופקית const. P + ρ v = a = R T מהירות הקול מספר מאך M = v a שטח הכנף S = bc AR b = S מנת הממדים C Lα = C α + C α / π AR ( ), עבור > 3 )AR rad שיפוע קו העילוי לכנף סופית )ביחידות מקדם העילוי ) 0L C L = C Lα (α α L = ρ v SC L כוח העילוי K = π AR e קבוע הגרר המושרה CD = CD + KCL מקדם הגרר עבור כנף סופית 0 V th = S th S t נפח הזנב האופקי c mac StV t VtV נפח הזנב האנכי = S b Ω = g v המשך בעמוד 5 שיעור פנייה בטיסה אופקית n T n = = max ספרת עומס בפנייה אופקית cos Ø W C CD L
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 5 - V V R = = g tg Ø g n W Rmin = ρgs C L n W V = ρ S C L max רדיוס פנייה אופקית רדיוס מינימלי בפנייה אופקית מהירות פנייה D = ρ v SC D כוח הגרר L ε = = D CL CD * ε max = C * CL D היעילות האווירודינמית היעילות האווירודינמית המרבית * CL = CD / K מקדם העילוי כאשר היעילות מרבית 0 * CD = CD מקדם הגרר כאשר היעילות מרבית 0 T sin max ( max ) = W CL C D max CL זווית נסיקה מרבית מקדם עילוי כאשר ההספק הנדרש לטיסה CD = 3 0 הוא מינימלי )מנוע בוכנה( K W V = ρ S CL + CD VLO X = F D g µ W W c c cmac cr c r t = + t 3 cr + ct F v Power = η מהירות גלישה אורך ריצת קרקע בהמראה מיתר אווירודינמי ממוצע לכנף טרפזית הספק נדרש מהמנוע המשך בעמוד 6
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 6 - Ptotal = Plevel flight + הספק נדרש לטיסה ישרה ואופקית הספק נדרש לטיסה W VZ η הספק נדרש לטיפוס V crit = T d מהירות קריטית בדחף אסימטרי ρ S v.t. C Lmax v.t. v.t. T דחף המנוע d מרחק ציר הדחף ממרכז הכובד v.t. l המרחק בין הכוח השקול של העילוי על הזנב האנכי לבין מרכז הכובד v.t. S שטח הזנב האנכי Lmaxv.t. C מקדם העילוי המרבי של הזנב האנכי )בהטיית הגה( המהירות המינימלית שבה ניתן לאזן את הכוחות הרוחביים בכלי טיס כאשר V crit הדחף אינו סימטרי נוסחאות כנף סובבת )מסוקים( ρ צפיפות האוויר m = ρav ספיקת המסה d T עומס הד סקה = A T Vi = ρ A מהירות מושרית בריחוף i T r = m V הדחף הנדרש מהרוטור בריחוף P n = T r V i ההספק הנדרש מהרוטור בריחוף Power = m g V v הספק בגלישה )באוטורוטציה( V Vc = c Vi מהירות נסיקה מנורמלת המשך בעמוד 7
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב σ = + + Vc V c ( ) T Vc + σ Vi P = η - 7 - היחס בין המהירות המושרית בנסיקה ובין המהירות המושרית בריחוף הספק נדרש מהמנוע בנסיקה a T.O. = T D η( W L) m VT. O. ST. O. = at. O. תאוצה ממוצעת בהמראה אורך המסלול של ריצת המראה המראה T.O. a תאוצה ממוצעת בהמראה T.O. S אורך ריצת ההמראה מקדם חיכוך בין גלגלי המטוס ובין המסלול η מהירות הניתוק מן הקרקע T.O. V דחף T כוח גרר D כוח עילוי L משקל W מסה m מנועי סילון טמפרטורת העצירה )הטמפרטורה הטוטלית( T 0 טמפרטורה סטטית T טמפרטורת הסביבה T a טמפרטורת העצירה )הטוטלית( של הזרימה החופשית T 0a לחץ סטטי בחתך היציאה מנחיר הפליטה P e לחץ הסביבה P a המשך בעמוד 8
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 8 - P 0a לחץ העצירה )הטוטלי( של הזרימה החופשית C קיבול חום בלחץ קבוע c יחס קיבולי החום הסגוליים במדחס t יחס קיבולי החום הסגוליים בטורבינה f יחס קיבולי החום הסגוליים במניפה n יחס קיבולי החום הסגוליים בנחיר d יחס קיבולי החום הסגוליים בכונס ספיקת אוויר m a ספיקת האוויר דרך המדחס m c ספיקת הגז דרך הטורבינה m t A e שטח היציאה של נחיר הפליטה U מהירות M מספר מאך של הטיסה η m נצילות מכנית דלק f יחס אוויר q R חום הבעירה ליחידת מסה של הדלק P x ההספק לצרכנים T0 T U = + = + M C T P0 = + M P 0 = T T זרימה איזנטרופית המשך בעמוד 9
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 9 - m = ρ U A m A = P 0 M RT 0 + + M ( ) ספיקה מסית דרך חתך A T 0 T = + P 0 P = + m A * = P 0 RT 0 + ( ) + כאשר = M )מספר מאך( F G = m a ( + f) דחף גולמי Thrust) U e + ( P e P a ) A e (Gross גרר מגח Drag) F R = m a U a (Ram F N = F G F R = m a + f f = m f m a ( ) U e U a + ( P e P a ) A e דחף נטו Thrust) (Net דלק יחס אוויר TSFC = m f F N P δ t = t.035 0 5 [ ] θ t = T t K 88.5 m a θ t δ t [ Pa] תצרוכת דלק סגולית ספיקת אוויר מתוקנת דרך המנוע η = המשך בעמוד 0 F N U a m a + m f ( ) U e נצילות הנעה m a U a
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 0 - η F N U a m a U e Ua ( ) כאשר m f << m a U a U η e U + a Ue Ue U f a ( + ) η th f qr וכאשר גם P e = P a נצילות תרמית U η e Ua th f qr כאשר >>f η 0 = η η th = F N U a m f q R Ua U η0 η e th U + a Ue נצילות כללית כאשר f<< וכן P e = P a m f סביבה a 3 4 5 6 7 צוואר הנחיר 8 יציאה e המשך בעמוד
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - - T0a = T a + M ; =. 4 טמפרטורת עצירה )טוטלית( של הזרימה החופשית P0a = P a + M ; =. 4 לחץ עצירה )טוטלי( של הזרימה החופשית RR ηc = P P a = 0 0 T0 P03 P 0 T03 T0 יחס מגח Recovery) (Ram נצילות המדחס ηc = c P03 c ln P 0 T03 ln T 0 T03 03 T0 = c P c ηc P0 נצילות פוליטרופית של המדחס ηt = T04 T05 t P t T 05 04 P 04 נצילות הטורבינה ηt = T04 ln T 05 t P04 t ln P 05 נצילות פוליטרופית של הטורבינה המשך בעמוד
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - - f = T04 T03 ηb qr T04 Cb T03 T03 דלק בתא השריפה יחס אוויר מאזן הספק בין הטורבינה והמדחס כאשר P x מבטא את ההספק לצרכנים η m m t C t ( T 04 T 05 ) = P x + η c m c C C ( T 03 T 0 ) Ue C T07 T7 = מהירות יציאה מהנחיר ) ( מהירות יציאה מנחיר מתכנס חנוק Ue = RT7 מאמץ צנטריפוגלי מרבי בשורש הלהב ( ) U σ = ρ t ξ hub ti U t מהירות קצה הלהב טבור ζ יחס רדיוסים קצה ρ צפיפות חומר הלהב המשך בעמוד 3
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 3 - במנוע טורבו מניפה בעל נחירים נפרדים נחיר מניפה 0 5 נחיר זרימה חמה תא שריפה מניפה 5 8 3 4 45 5 8 טורבינת לחץ נמוך טורבינת לחץ גבוה מדחס לחץ גבוה U e = m ah ( + f) U eh + m ac U ec m ah + f ( ) + m ac מהירות יציאה ממוצעת מהנחיר H זרימה חמה, C זרימה קרה η 0 = + m ac m ah r f = P 0.5 P 0 ( U e U a ) U a f q R f T0 5 T0. = + rf nf f f f f a U8 = f R T0 5 η. f 08 נצילות כללית יחס לחצי העצירה במניפה טמפרטורת העצירה אחרי המניפה מהירות הזרימה ביציאה מנחיר המניפה המשך בעמוד 4
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 4 - ( + f) C PT (T 04 T 05 ) = C PC (T 03 T 0 ) + BPR C f (T 0.5 T 0 ) מאזן הספקים בין הטורבינה, המדחס והמניפה BPR m ac = m ah U = n RT 9 05 n 9 05 n n BPR יחס עקיפה מהירות הזרימה החמה ביציאה מהנחיר הנעה רקטית ספיקת ההודף m 9.8 m s תאוצת הכובד על פני כדור הארץ g o מהירות גזי הפליטה ביציאה מהנחיר u e הלחץ הסטטי בחתך היציאה מהנחיר e לחץ הסביבה a הלחץ בתא השריפה c שטח החתך ביציאה מהנחיר A e שטח החתך בצוואר הנחיר A t קבוע הגזים האוניברסלי R 0 משקל מולקולרי ממוצע של גזי הבעירה M קצב הבעירה של ההודף r קבוע קצב הבעירה של ההודף a חזקת קצב הבעירה של ההודף n שטח הבעירה של ההודף A b צפיפות ההודף r e טמפרטורת תא השרפה T c המשך בעמוד 5
6 דומעב ךשמה - 5 -,סוטמ יעונמו הקימנידוריוואל 'א חפסנ ב"עשת ביבא,7093,70933 למס I F m g s o = תילוגס הפיקת TSFC = m F תילוגס קלד תכורצת F m u A e e a e = + ( ) עונמה ףחד u F m I g u A m eq s o e e a e = = = + תיטנלוויווקא תוריהמ u R M T e c e c = 0 הטילפה תוריהמ Γ = + + עובק c = F A F c t e c e a = + Γ A A c e t ףחדה םדקמ c F e c 0 = Γ םאותמ ריחנל ףחדה םדקמ
נספח א' לאווירודינמיקה ומנועי מטוס, סמל 7093, 70933, אביב תשע"ב - 6 - Ae At Γ = e 0 cf c יחס שטחי חתך c At c* = m מהירות אופיינית של ההודף c* = R 0 M T c Γ n r = a c קצב בעירה של הודף מוצק m = ρ A r = ρ A a ספיקת תוצרי שריפת ההודף b b c n c a A b n c = * ρ At לחץ תא השריפה בהצלחה!
נספח ב': טבלת אטמוספרה סטנדרטית לשאלון 7093, 70933, אביב תשע"ב מהירות הקול a m sec 340 336 33 39 35 30 36 3 308 304 99 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 לחץ האוויר P = [ Pa].03 0 5 0.8987 0 5 0.7948 0 5 0.700 0 5 0.663 0 5 0.5400 0 5 0.477 0 5 0.404 0 5 0.3558 0 5 0.3073 0 5 0.64 0 5 0.6 0 5 0.93 0 5 0.650 0 5 0.409 0 5 0.03 0 5 0.07 0 5 0.0875 0 5 0.0749 0 5 0.0640 0 5 0.0546 0 5 0.07 0 5 צמיגות צפיפות האוויר האוויר ρ µ kg kg m sec טמפרטורת האוויר T [ C] גובה מעל פני הים h [km] 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 30 5.0 8.5.0 4.5.0 7.5 4.0 30.5 37.0 43.5 50.0 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 56.5 N m m 3.6..007 0.909 0.80 0.737 0.660 0.589 0.56 0.467 0.43 0.364 0.3 0.65 0.7 0.94 0.63 0.4 0. 0.03 0.088 0.09.780 0 5.749 0 5.77 0 5.684 0 5.65 0 5.69 0 5.586 0 5.55 0 5.57 0 5.48 0 5.447 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5.48 0 5