tlaková vlna a spalovací motory

RAYTHEON · Příspěvek od **RAYTHEON** » 30/8/2007, 09:41

Mám dotaz: jaké účinky bude mít tlaková vlna jaderného výbuchu na chod proudových motorů letadel? Dojde ke zhasnutí či k poškození? Vím, je to otázka silně akademická protože seriozní odpověď na ní asi neexistuje ale téma k debatě to je určitě.

redboy · Příspěvek od **redboy** » 30/8/2007, 12:04

Nemyslím si, že to může být zdrojem zásadních potíží, jelikož když by byl tlakový gradient čela tlakové vlny takový, aby měl zásadní vliv na chod motoru, už pravděpodobně dojde k poškození samotné konstrukce letadla. Problém je ovšem zcela jistě nasátí prachu a splodin hoření při průletu oblakem po výbuchu. Případně poškození EMI a zářením. Je to ale opravdu akademická otázka, já osobně sem na to nikde nenarazil, spíše zmíněnou ochranu a zkoušky ve smyslu odolnosti proti EMI, neutronům a rengenovému záření.

cover72 · Příspěvek od **cover72** » 30/8/2007, 14:31

Není to až taka akedemická otázka - při jednom sovětském testu prolétaly hřibem stíhačky. Jenže nevím, jestli to byly už MiG-15 nebo ještě lavočky.

redboy · Příspěvek od **redboy** » 30/8/2007, 17:06

To ano, to také není jediný test podobného typu, ale já spíš myslel jako akademický vliv tlakové vlny jako takové. Asi se to bude dost lišit typ od typu a spousta dalších vlivů. Nemyslím, to asi dohoromady nedáme.

pinkolin · Příspěvek od **pinkolin** » 30/8/2007, 17:39

Me budete nenavidet. Ale ja to stejne napisu. Na Discovery :-) davaj letecka nestesti. A byl tam nejakej let, kdy leteli kolem sopky, ktera prave vybuchla. Meli velke problemy, ten prach vlital do motoru a jak to bylo horky nebo co, tak se lepil na lopatky (mozna se dokonce tavil). Cele letadlo bylo jak po piskovani. Proste totalne bez laku. Navic ty motory zhasly. Pusobenim toho pisku/prachu. Nastesti to pri letu dolu vychladlo a ten proud vzduchu skrz motory to nejak zase odrbal, tak jim to naskocilo. Asi zalezi na matrialu co se zvedne do vzduchu.

Ja myslim, ze ten vybuch atomovej muze krome jinyho taky zvednout do vzduchu hodne pevnych castic ne? Sorry za offtopic, ale debata je nazvana jako akademicka. Zkusim dohledat udaje o tom letu...

Příspěvek od **michan** » 30/8/2007, 17:51

Tohleto je fakt složitá věc. O té pro běžnou veřejnost asi nic neexistuje...
Mohu říci jen pár naučených věcí, bez grafů, bez znalostí expertů, kteří se účastnili zkoušek( bez toho nedá nikdo fundovanou odpověď).
Vyučovali jsme v době proudových letadel tzv. " Toss bombing". Manévr odhozu atomové pumy tryskového letounu. Letoun nad cílem stoupá kolmo vzhůru ( do výšky, kterou si již z hlavy nepamatuji - určitě to bylo Mega/výška), v nejvyšším bodě odhazuje atomovou bombu, provede obrat, otočku od výbuchu, zapnutí forsáže( no málem jsem zapoměl) a moc rychle unik zpět od výbuchu.
Co je možno říci, samozřejmě je důležité, jestli proudový letoun letí směrem k výbuchu, nebo od něho. Stejně důležitá je síla výbuchu ( kolik Mega). Stejně důležitá je vzdálenost od výbuchu v závislosti na Mega - bez grafu a znalostí zkoušek ( zřejmě nedostupné) to fakt asi nejde dát dohromady!!!
Co proniklo i k nám - nejbližším expetrním stanovištím odešla veškerá elektronika a zhasla světla!!! Vliv EMI. Co se lze jenom domnívat popsal redboy. Tlaková vlna v závislosti Mega/vzdálenost smete proudový letoun z oblohy!!!

redboy · Příspěvek od **redboy** » 30/8/2007, 18:29

pikolin: ono to nemusí být zas tak OT. To je skutečnost, to se stalo B-747 Indických aerolinek. Prolétl v noci oblakem sopečného popílku a tem uhasil všechny motory, následoval sestup do nízkých výšek (nucenej, nechtělo to letět) a v hustém vzduchu to ten prach vyfouklo a posádka motory nahodila. Víceméně haluz. Ale asi je to podobné, jaderný výbuch vytáhne spoustu materiálu, i když asi méně, sopka je sopka. Ale bude to podobné.

michan: tak tak, moc neznámých.

Já víc vidím problém v tom prachu, případně v ionizujícím záření, ta tlaková vlna pokud by byla tak silná, aby ten motor odešel, už by asi sfoukla celý letadlo, ale je to jen dohad, nic víc.

cover72 · Příspěvek od **cover72** » 30/8/2007, 19:31

michan: dost podobný je lobovaný odhoz, kdy to mašina odhodí při stoupání do přemetu/immelmana

A s tou zeminou zastávám názor, že se to s popílkem nedá přirovnávat - hlína/prach se přece nepřipeče na lopatky - pokud není zemina extra křemičitá,a to by zase nevystoupalo tak vysoko...

V kteréžto souvislosti by to chtělo specifikovat zda měl Raytheon na mysli vzdušný nebo pozemní výbuch

Příspěvek od **Lord** » 30/8/2007, 19:39

Je známo, že strategické bombardéry například B-1B Lancer má drak vyrobený ze slitin titanu, aby odolal tlakové vlně jaderného výbuchu. Předpokládám, že proudové motory také musí být svým způsobem chráněné a zpevněné. I když proudový motor je sám o sobě dosti namáhán při běžném provozu, musí být vyroben z kvalitních materiálů, to má pak vliv na jeho životnost. Problémem může být přetlak při vstupu do sacích otvorů. Pak také záleží odkud vlna přijde, zda zepředu, zezadu, nebo z boku. Buď přijde do sání nebo do výfuku turbíny.

Teoreticky, kdyby došlo k nárazu tlakové vlny zepředu na sací otvory … mohlo by krátkodobě dojít ke zvýšení výkonu motoru. Neboť rotační kompresor motoru má za úkol vzduch stlačovat, stlačený vzduch pak proudí do spalovací komory, kde se prudce zahřívá a rozpíná.

V okamžiku tlakové vlny přijde do sání v podstatě již vzduch stlačený více než obvykle. Lopatky kompresoru ho nemusí stačit všechen pobrat, tím dojde ještě k většímu stlačení – ke zpomalení proudu vzduchu před sacím otvorem a tím ke zvýšení jeho tlaku. Kompresor tento vzduch nabere a ještě více stlačí – výsledkem je zvýšení výkonu motoru. Proud vzduchu na výstupu ze spalovací komory roztáčí plynovou turbínu, která je umístěna na společné ose jako kompresor – tím se začne rychleji točit i kompresor a tím stačí pobrat také více vzduchu.

Přestav si, že máš větrník. Pokud začne foukat víc vítr začne se větrník rychleji točit. Když bude proud vzduchu na větrník velký, tak ten se buď poláme nebo se přestane točit. Jinak řečeno tlaková vlna může způsobit, že se proudový motor začne rychleji točit. Avšak když bude tlak příliš velký může dojít k poškození – pumpáži (vibraci) motoru, k namáhání oběžných lopatek, atd.

U dvouproudových motorů však také část vzduchu obtéká kolem jádra motoru. Typické u dopravních letadel. Motory bojových letadel však mají obtokový poměr mnohem menší. Motory dopravních letadel spotřebují méně paliva, ale jsou také pomalejší. Naopak bojová letadla dokáží rychle akcelerovat, některé motory mají forsáž, ale mají relativně vyšší spotřebu paliva. Uvádím to proto, že při přetlaku může právě část vzduchu proudit, obtékat jádro. Avšak u bojových letadel, je šance „únikového“ proudu kolem menší.

Větší proud vzduchu způsobí také nárůst výkonu u náporového motoru, používaly ho třeba německé střely V-1. Vzduch do motoru vstupuje rychlostí letu, pomocí „žaluzií“ se jeho rychlost sníží, čímž vroste tlak vzduchu. Tento motor se však musí nejdříve urychlit na patřičnou rychlost … viz. např. známé vystřelovací rampy – katapulty pro střely V-1. Tento motor pak nepotřebuje kompresor.

Ovšem jak správně uvádíte, když se to motoru dostane „bordel“ je všechno špatně. Atomový hřib sám o sobě zvedne spoustu prachu. Nebo ta sopka to je podobné. Navíc když je letoun blízko ten vzduch je i horký plus směs všelijakého sajrajtu – ucpe se kompresor, poškodí lopatky. To co jsem uváděl výše je myšleno za předpokladu větší vzdálenosti od epicentra výbuchu, kde působí jen „menší čistá tlaková vlna“, navíc jev působící izolovaně na motor. Motor je však součástí letadla, a tlaková vlna může pořádně „zamávat“ celým strojem.

Příspěvek od **michan** » 30/8/2007, 19:50

Dobrý rozbor.
Doplním graf, který by nás, v případě atomového výbuchu měl zajímat:
Podzemní, zemní, atmosferický výbuch/Mega/ vzdálenost/ směr letu/ čas průletu od výbuchu...
Jinak jakékoliv nasátí mechanických částič vždy prostě poškozuje proudový motor, velikost částic ( mechanických) může být jen o / další problém!!!!

redboy · Příspěvek od **redboy** » 30/8/2007, 20:13

Lorde, tady si dovolím nesouhlasit. B-1 má sice v konstrukci centroplánu a křídel použitý titan, ale to je především z důvodu závěsů křídel vzhledem k měnitelné geometrii a centroplánu oslabenému otvory pro zasouvání křídel a pumovnic, které oslabují integrální pevnost. Je třeba si uvědomit, že je určen k přízemním letům za vysokého namáhání. Navíc výzbroj měly téměř výhradně tvořit ACLM, takže není prioritně určen pro pohyb v oblasti jaderného výbuchu.
V dobách studené války byl nosičem jaderných zbraní téměř každý letoun. Když už by rázová vlna byla tak velká, aby šlo o integritu konstrukce, není co řešit.

Příspěvek od **michan** » 30/8/2007, 20:28

redboy, dík že jsi, některé věci řekl, mě prostě jasné nejsou - všímej si chlape. Uč, dávej návody co má člověk sledovat a čeho si má také všímat.
Za svou osobu děkuji.
Stále konfrontuj své vědomosti!

Foxbat · Příspěvek od **Foxbat** » 30/8/2007, 20:43

CItlivejšie na "bordel budú asi stroje us. zber odpadu na ploche je tam častý, potrebujú čisto, ale na ruských letiskách to vyzerá úplne inak..aspoň vyzeralo..kde tu tam papiere odpadky, plech a pod

Příspěvek od **michan** » 30/8/2007, 20:55

Foxbat, dobrý postřeh a dobrá připomínka - do roku 1959 v letech 1961- 63 to byla nejčastější příčina ( mimo technické poruchovosti Mig 15 - z jednoho pluku Mig 15 zůstal jediný, dnešní generál ve výslužbě s těžkým zraněním) zničení proudových letounů. Mnoho, opakuji mnoho věcí se celá desetiletí měnila, aby prouďáky létaly relativně tak dobře, jako je dnešní stav!!!!

Příspěvek od **Lord** » 30/8/2007, 20:56

Podívejte se na tento odkaz www.mzak.cz/teorie/teorie-konstr-01.php
Borec tam operuje s rázovou vlnou … rozlišuje podzvukovou a nadzvukovou rychlost, různé vstupy pro motory, a další …

Můžeme tlakovou vlnu od jaderného výbuchu vnímat za určitých okolností jako rázovou vlnu? Jednoduše řečeno změny tlaku vzduchu způsobují pumpáž motoru. Borec argumentuje, že motory si musí umět ze změnami tlaku poradit. Neboť ty vznikají i normálně při přechodu mezi podzvukovou a nadzvukovou rychlostí.

Cituji: Odtržená křivá rázová vlna způsobuje jak zvýšení odporu vstupu, tak i při velkém poklesu otáček v důsledku nestability křivé vlny velké pulsace proudu vzduchu, tzv. pumpování vstupu. To je nestabilní režim práce vstupního ústrojí, velíce nebezpečný pro chod celého motoru.

K zabránění pumpování vstupu je třeba snížit průtočné množství ve vstupu tak, aby nevznikala křivá rázová vlny. Může toho být dosaženo vysunutím kužele vpřed (podobně jako na obrázku C) - průtočné množství se zmenší, odpor vzroste, ale zabrání se pumpování. Jestliže ale letoun letí už maximální projektovanou rychlostí a kužel je maximálně vysunut, nelze průtočné množství kuželem dále regulovat. Proto mají nadzvukové letouny tzv. protipumpovní ústrojí, které odpouští přebytečné množství vzduchu do okolní atmosféry.

Při vzrůstu otáček motoru nebo při snížení rychlosti letu dochází k opačné situaci - motor požaduje více vzduchu než je vstupní ústrojí schopné propustit. I v tomto případě dochází k nestabilnímu režimu práce motoru, tzv. svištění. Řešením je zasunutí kužele vzad. Jestliže je kužel již plně zasunut, otevřou se protipumpovní klapky směrem dovnitř a chybějící množství vzduchu se přisává přes ně.

Práce vstupního zařízení není ovšem ovlivněna jen rychlostí letu a otáčkami motoru, při regulaci vstupu je nutné brát v úvahu i výšku letu, teplotu vzduchu, úhel náběru atd. Přesouvání kužele a otevírání protipumpovních klapek přibíhá automaticky a to tak, aby byl vždy umožněn maximální možný tah motoru a aby byla zajištěna jeho stabilní práce.

Jinak nějakej menší bordel do motoru se snese … vobčas to vcucne nějakýho ptáka, husu, nebo kachnu. Někdy taky člověka, viz. Smrtonosná past a jak Bruce hodil týpka do motoru Jumba. Naopak zkáza jednoho nadzvukového letadla Concorde byla způsobena právě nasátím nějakého kusu železa z rozjezdové dráhy. Jak jistě víte motor pak začal hořet ... bohužel letadlo už bylo odlepeno od země ... a došlo ke katastrofě.

redboy · Příspěvek od **redboy** » 30/8/2007, 21:01

No, on by protivník nenechal ani amiky moc uklízet.... v dobách Sojuzu byl požadavek na provoz z polních letišť a to někdy i dost nesmyslně. Třeba MiG-31, Tu-22M (si to neumím dost dobře představit), ale jmenujme nasávací otvory u Su-27 a MiGu-29, ve Spojených státech ten požadavek nebyl tak přísný.

alibaba · Příspěvek od **alibaba** » 30/8/2007, 21:13

Větší proud vzduchu způsobí také nárůst výkonu u náporového motoru, používaly ho třeba německé střely V-1. Vzduch do motoru vstupuje rychlostí letu, pomocí „žaluzií“ se jeho rychlost sníží, čímž vroste tlak vzduchu.

Jen bych chtl podotknout V-1 nepouzival naporovy motor ale pulzacni. Naporovy motor(ramjet) potrebuje rychlost 1M< pulzacni pracuje od nulove rychlosti. Zaluzie na motoru Argus z V-1 se pri detoaci uzavreli proto pracoval v pulzech. Naporove motory jsou pozivane vetsienou ve strelach nebo motor se SR-71 pracoval CASTECNE jako naporovy.

Příspěvek od **michan** » 30/8/2007, 21:13

Já se ještě vrátím k Lordovi.
Vůbec není statistika o nasátí husy ( nikoliv brabce - z Gbel Praha vím, že Mig 21 nasál brabce, nic závažného se motoru nestalo, ale letiště reagovalo).
Pokud to byl více jak jednoproudý letoun, u kterého to vždy znamenalo katastrofu, u ostatních to určitě byla výměna motoru!!!

Alchymista · Příspěvek od **Alchymista** » 30/8/2007, 21:14

Lietanie v mraku po výbuchu nuke - lietali tam pomerne často obe strany, aj keď skoro vždy išlo o bezpilotné stroje, spočiatku aj pilotované, na overenie spôsobilosti fungovať v takomto prostredí, neskôr bezpilotné na zber vzoriek. K tomu bolo aj niekoľko letových testov pre zbraňové systémy, napríklad rakety Genie.

Sopečný popol je podobný problém, ale s tým, že býva v atmosfére vo väčšom plošnom rozsahu i vyššej koncentrácii.
Zastavenie motoru je extrémny prípad, ale poškodenia súčastejšie, ako s bežne predpokladá. Jednak býva poškodený kompresor, veľkým obrúsením lopatiek, potom je to spaľovacia komora a jej okolie, kde dochádza k obrusovaniu (až k úplnému prebrúseniu steny s deštrukciou motoru), usadzovaniu taveniny na steny komory (so vznikom lokálnych prehriatí stien) narušeniu procesu spaľovania a k upchávaniu alebo zhasnutiu plameňa. Najviac ale trpí turbína, a to predovšetkým obrusovaním a usadzovaním taveniny na lopatkách, pričom výrazne klesá jej účinnosť a je narušené chladenie lopatiek s následnou deštrukciou v dôsledku prehriatia.

Tlaková vlna je jednorázový impulz, ako taký spôsobí pravdepodobne jednorázovú pumpáž motoru, ako píše Lord, a to buď vstupu alebo výstupu. Lenže väčšina motorov (resp. lietadiel) má na vstupoch protipumpážny systém, ktorý funguje automaticky, a obvykle bez elektroniky (prisávacie a protipumpážne dvierka). Otázka je do akej miery si systém poradí s tlakovou vlnou, ale dá sa predpokladať, že s dosť intenzívnou.

Alchymista · Příspěvek od **Alchymista** » 30/8/2007, 21:25

Husa v motore - s tým som sa nestretol, ale s čajkou ano. Mig-21 s tým preletel s Brna do Žatca. Motor šiel do generálky.

Ešte k prieletu tlakovou vlnou - pilot by o tom pravdepodobne vedel a zapol "vstriecne spúšťanie", ktoré sa používa pri streľbách a zabraňuje hasnutiu motora pri nasatí spalín z veľkých rakiet.