borntofly

Si ora è chiare, e devo dire anche abbastanza semplice come concetto! Grazie Flaggy per la risposta chiara ed esaustiva

Questa discussione era cominciata sui motori turbofan poi chiarito questo argomento siamo passati agli ugelli, chiarito anche questo argomento siamo passati a dire se esistono o meno ugelli ad area variabile piuttosto che parlare del loro funzionamento Cmq voglio approfittare per chiarire l'ultimo dubbio che mi è rimasto sugli ugelli. Flaggy lo chiedo a te perché sei molto preparato (per questo ti ho citato), il mio dubbio è il seguente: Un aereo dotato di ugello variabile con petali mobili come dici tu, è inizialmente fermo. Lentamente aumenta il numero di giri del motore e acquista velocità. Nelle prime fasi di volo il moto è subsonico (per quanto veloce possa accelerare ci sarà comunque un intervallo di tempo in cui la velocità è subsonica) e sfrutta un ugello di tipo convergente in cui la sezione finale dell'ugello è sezione di gola (leggi anche sezione critica e al più sezione sonica). Questo tipo di ugello va bene fin quando i gas in uscita sono subsonici e raggiungono una velocità in uscita che è al massimo sonica. Se aumenta ancora la velocità i gas raggiungono sempre una velocità sonica nella sezione di uscita (perché essendo l'ugello semplicemente divergente quella è sezione di gola) e la restante espansione avviene come ventaglio di espansione sul bordo dell'ugello. Questa parte di ragionamento è giusta vero? Poi, ipotizziamo che l'ugello sia a geometria variabile quindi possa variare (tramite il meccanismo dei petali, come si vede anche dal video) la sua sezione di uscita. E anche fin qui ci siamo. Quello che non mi è chiaro è come posso vanirsi a creare una sezione di gola all'interno dell'ugello. Ovvero cerco di spiegarmi meglio. Abbiamo detto che aumentando la sezione di uscita l'ugello diventa convergente-divergente, ma per essere tale deve presentare una sezione di gola che prima non c'era (ugello semplicemente convergente) come nasce fuori questa sezione di gola? Come viene a crearsi? Con quale meccanismo si regola? Spero di aver posto bene la domanda, il mio non è essere petulante è solo una curiosità che mi è venuta e sono certo che saprete rispondermi per chiarire ogni mio dubbio.

come ho già ammesso ho fatto un po di confusione ma poi mi sono corretto.... mentre i motori che tu citi sono ad area variabile non a geometria variabile....almeno a me hanno sempre detto che sono due tipi di fenomeni diversi tra loro...

In parte hai ragione tu ma non su tutto. Premetto che anche io ho fatto un po di confusione e mi sono dovuto rispolverare qualche vecchio appunto per correggere il mio errore. Per quanto riguarda la presa d'aria supersonica vale quanto detto sopra, bisogna però aggiungere che il movimento della spina avanti o dietro fa variare la sezione di gola (area variabile) e cosi facendo fa variare la posizione dell'onda d'urto nel condotto riportandola alla condizione di progetto. Poi un secondo accorgimento, ovvero una valvola di by-pass regola la portata d'aria. Per quanto riguarda gli ugelli, invece, essi sono semplicemente convergenti per flussi di uscita sub-sonici o al massimo sonici nella sezione d'uscita. Per un uscita supersonica l'ugello deve essere convergente-divergente. In particolare, siccome i gas di scarico sono certamente sub-sonici c'è bisogno di un primo tratto convergente che porti il flusso ad una velocità sonica; in particolare la velocità sonica deve essere raggiunta nella sezione di gola. In tale sezione di gola viene anche posizionata la spina mobile. Tale spina ha il compito di variare questa sezione di gola, che è anche sonica, variando l'inclinazione della prima onda d'urto che in condizioni di progetto deve essere inclinata di: arcsin(1/M) --> M=1 --> arcsin(1) = 90° il tratto successivo che è divergente viene solitamente tagliato in quanto l'80% dell'espansione avviene nel primo tratto della lunghezza della spina, quindi il gas quando arriva all'uscita non ha completato interamente il processo di espansione per tanto genera un ventaglio di espansione alla Prandtl-Mayer generando un incremento di spinta che bilancia quanto perso per la mancata espansione. Il vantaggio di questo tipo di ugello è proprio nel fatto che consente di avere la stessa spinta ma con un tratto divergente molto breve quindi con un peso minore ed un ingombro minore. credo che cosi sia giusto, almeno cosi è stato detto a me Per quello che c'è scritto nel sito, quando parla di sezione di uscita e parla di variazione di area si riferisce ad una piccola variazione (in percentuale) e non è certo paragonabile alle variazioni di area che si ottengono con la spina mobile nelle sezioni di gola. Più che di una variazione di area vera e propria (chiusura o apertura di un condotto) si parla di una contrazione della sezione di uscita...

Si è corretto, anche se la sezione variabile si usa per gli ugelli e solo raramente per le prese d'aria. Per una presa d'aria le condizioni vengono adattate in base al numero di giri della turbina. In caso sia necessaria più aria si aumentano i giri della turbina (invece di aumentare la sezione) se c'è bisogno di una portata d'aria minore si riducono i giri della turbina (invece che ridurre la sezione) ovviamente la spinta dipende dalla portata d'aria che entra nel motore quindi aumentando o diminuendo i giri della turbina si regola la portata di aria necessaria (ci si riconduce quindi alla condizione di progetto) e si varia la spinta (cosa molto logia!!!). Come detto prima la sezione variabile si usa per gli ugelli ed in particolare solo per gli ugelli semplicemente divergenti; per un ugello convergente-divergente è molto difficile realizzare una sezione variabile e in pratica non si realizza mai in quanto gli inconvenienti tecnici da gestire sono molto complessi.

Inoltre ci sono vantaggi sul fatto che essendo quasi del tutto piatto sul dorso la zona in cui il gradiente di pressione del flusso diventa negativo (espansione) viene portata molto a valle del profilo viene spinta fin quasi al bordo d'uscita cosi che il distacco della vena fluida dal profilo sia ritardato al massimo e si generi la mino resistenza possibile (ovviamente quella dovuta al distacco della vena fluida).... giusto?

Quando a mio tempo ho studiato gasdinamica il mio prof. li chiamava "onde in configurazione a salsicciotto" proprio perché il flusso assumeva quello di un salsicciotto più stretto alle estremità e più ampio al centro....

salve ragazzi, sono iscritto da poco e ho tanta passione per il volo, sono davvero contento di essere qui...è un sito davvero bellissimo... in generale si, ma alcuni concetti sono trattati in modo molto superficiale e poco competente, si può trovare di meglio su internet... Il problema dei motori supersonici non è nel motore stesso ma nella presa d'aria. Una presa d'aria ha il compito di decelerare il fluido in modo isoentropico (senza dissipare energia) fino a numeri di mach prossimi allo zero, solitamente M=0.2. Le prese d'aria classiche del tipo semplicemente divergenti sono progettate per lavorare a mach bassi e comunque sub-sonici, o meglio ancora numeri di mach inferiori del "numero di mach critico inferiore" del moto. Per numeri di mach maggiori si creano all'interno della presa d'aria delle onde d'urto; tali onde d'urto sono normali e possono trovarsi all'interno della presa d'aria, sul punto d'inizio o staccarsi a valle della presa d'aria a seconda del regime di moto in cui l'aereo si trova (ovviamente il mach per cui l'onda d'urto cambia la sua posizione dipende dalla geometria della presa d'aria). Tali onde d'urto sono molto svantaggiose per il volo, esse producono a valle delle stesse una riduzione di pressione di ristagno che significa una perdita di energia disponibile nel flusso d'aria e che può essere sfruttata dal motore, in particolare nelle prese d'aria per motori sub-sonici le onde d'urto sono normali e quindi del tipo più dissipativo possibile perché generano un urto di tipo forte. Nonostante ciò le prese d'aria sub-soniche si usano anche per velivoli trans-sonici e leggermente super-sonici (fino a M=1.2). Per numeri di mach maggiori si usano prese d'aria convergenti-divergenti a corpo centrale. In pratica sono come le prese d'aria subsoniche ma presentano al loro interno una spina (una rampa) con un angolo noto e che dipende dal tipo di motore e dalla geometria della presa d'aria e che ha lo scopo di produrre invece che un onda d'urto normale una serie di onde d'urto oblique inclinate di un angolo che è pari ad arcsin(1/M). Tale presa d'aria comporta problemi legati alle dissipazioni di energia che si generano, in fatti in questo tipo di prese d'aria la configurazione di progetto è quella per cui l'onda d'urto sia ingoiata all'interno della presa d'aria; per fare ciò bisogna prima di tutto portare il numero di mach al di sopra di quello di progetto per far ingoiare l'onda d'urto e poi farlo diminuire fino al mach di progetto per portare l'onda d'urto nella sezione di gola della presa d'aria; un altro metodo è quello di usare una presa d'aria a spina variabile, ciò consente di far variare la sezione di gola cosi da far ingoiare l'onda d'urto per numeri di mach relativamente bassi, per poi riportarsi alla condizione di progetto. Ovviando al problema del flusso e della presa d'aria si può usare, in teoria, qualunque tipo di motore. Spero di essere stato chiaro e di aver aggiunto qualche cosa al valore della discussione.