Calo di potenza motori

[kompressor]

Ciao a tutti vorrei sottoporre una questione che magari i più esperti possono definire banale...

...da tempo mi domandavo se volare tra le nuvole comporti per i motori un calo di prestazioni per via dell'acqua ingerita nel motore.

Poi un'altra cosa.

Lunedì scorso ho volato da FCO a LIN su Airbus 321 (volo delle 8.00) Alitalia, ad FCO era utilizzata per atterraggi e decolli solo la pista verso il mare causa vento forte, il decollo è avvenuto senza problemi a meno di un poco di turbolenza nella fase di salita.

Quando siamo arrivati su LaSpezia quindi abbiamo sorvolato la catena montuosa prima della pianura padana a quel punto diciamo che comincia la fase di discesa verso LIN che si conclude di li a 15-20 min, questa fase del volo se non sbaglio viene effettuata con motori al min (quasi una planata) tra l'altro da dove ero seduto io lato finestrino potevo vedere e sentire benissimo il fan e osservare quindi il suo regime di rotazione.

Bene, non appena i motori sono stati messi al min e l'aereo ha quindi iniziato a perdere quota siamo stati investiti da una raffica paurosa che ha fatto inclinare l'aereo verso sinitra facendogli perdere bruscamente quota con un assetto di leggera picchiata.

Mi domandavo se simili eventi possano essere potenzialmente distruttivi per l'intero aeromobile o parti di esso.

Mi son sempre domandato come è possibile che una macchina complessa quale è un turbofan possa non subire alcun danno a nessuna delle sue parti quando esso viene sottoposto a simili sollecitazioni e vibrazioni.

Possibile che non si verifichi mai il disallineamento di qualche organo meccanico o di qualche tubatura???

E' vero da quello che ho letto spesse volte, che è quasi impossibile far ammarare un aereo senza che questo si distrugga??

grazie

[Tixio]

Bene, non appena i motori sono stati messi al min e l'aereo ha quindi iniziato a perdere quota siamo stati investiti da una raffica paurosa che ha fatto inclinare l'aereo verso sinitra facendogli perdere bruscamente quota con un assetto di leggera picchiata.

Mi domandavo se simili eventi possano essere potenzialmente distruttivi per l'intero aeromobile o parti di esso.

I velivoli vengono progettati per sopportare condizioni di raffica particolarmente gravose. Ovviamente in modo del tutto coerente con le condizioni operative a loro vota più gravose...
Ma affinchè una raffica sia distruttiva deve essere tale da caricare il velivolo con fattori di carico maggiori di quelli sopportabili dalla struttura, il che è piuttosto difficile.

Possibile che non si verifichi mai il disallineamento di qualche organo meccanico o di qualche tubatura???

Io credo che se pensi bene a quello che hai scritto ti potrai rispondere da solo. Ovvero: la situazione da te descritta (una raffica, come tante altre possibili fonti di sollecitazioni improvvise e severe) DEVE essere prevista in fase di progettazione.
Logicamente non si può prevedere qualunque evenienza operativa, ma si può far sì che la cellula (e le componenti) sopportino una gamma di sollecitazioni che siano più severe di quelle mediamente incontrabili. Si potrebbe fare anche di più, ma poi l'aeroplano non decollerebbe!

E' vero da quello che ho letto spesse volte, che è quasi impossibile far ammarare un aereo senza che questo si distrugga??

No, altrimenti non sarebbero previsti gli ammaraggi nelle procedure d'emergenza. Certo, non ti puoi aspettare di ammarare lasciando il velivolo intonso come se fosse al primo volo, ecco...

[Black Magic]

...da tempo mi domandavo se volare tra le nuvole comporti per i motori un calo di prestazioni per via dell'acqua ingerita nel motore.

Have a look down here:
RR-WATER INGESTION TEST
PW-WATER INGESTION AND OTHER
PER PAR CONDITIO...GE
Questo per quanto di mia competenza.

Sull'argomento raffica e ammaraggio, oltre alle indicazioni di Tixio, se fai una ricerca vedrai che ne abbiamo parlato compiutamente.

[cuciuffo]

coincisamente sempre
video e calo potenza

c'è anche la richiesta di aiuto

[Tixio]

coincisamente sempre
video e calo potenza

c'è anche la richiesta di aiuto

Qui c'è la versione "completa":



....ma nel 3d si parlava di calo potenza dovuto alle nubi, e questo è un bird strike...

[erniscarchil]

ragazzi speriamo che questi nn li abbiano lasciati partire.....

[JT8D]

coincisamente sempre
video e calo potenza

c'è anche la richiesta di aiuto

Scusami ma non ho proprio capito la relazione tra questo video e l'argomento del topic. Nel video è rappresentato un bird strike in decollo (tra l'altro, come puoi vedere nel video completo, l'aereo è atterrato poco dopo senza nessun problema e l'emergenza è stata gestita tranquillamente).

Comunque tranquillo, un turbofan è costruito per funzionare bene anche in mezzo ad un diluvio, come mostrano bene i video dei test postati da Black

Paolo

[Tixio]

ragazzi speriamo che questi nn li abbiano lasciati partire.....

A volte fanno così al primo riavvio dopo una sosta in officina motori, dovrebbe essere dovuto all'olio....ma aspetto l'intervento dei professionisti per la conferma.

Comunque stiamo andando OT, signori

[Black Magic]

ragazzi speriamo che questi nn li abbiano lasciati partire..... http://www.youtube.com/watch?v=w2zE86YA ... re=related

E perchè mai?!?
Ti confido un segreto... (si scherza, eh...)

Per la sfiammata in accenzione ci sono due spiegazioni:

1) Eccesso di carburante (o residui pre-esistenti di olii comedice Tixio) in camera di combustione che, al momento della messa in moto, quindi con le candelette che danno la scintilla, producono la fiammata in questione .


2) Tutti i motori hanno un sistema che, quando sente i giri scendere sotto una certa percentuale e con la manetta non in posizione shut-off, innesca un sistema che re-energizza le candelette per far riaccendere il motore.
Questo spegnimento puo' succedere a freddo per inerzia del sistema meccanico che in certe condizioni di pressione o temperatura ambientale non risponde prontamente all'avvio.
In questa fase, passano alcuni secondi in cui il carburante fluisce nella camera di combustione senza che però abbia possibilità di essere acceso...quindi, al momento della riaccensione delle candelette il carburante in eccesso produce la fiamma....

Quite fair

[erniscarchil]

ok ok meno male non avevo mai visto una cosa simile... però vi devo dire che se io fossi stato su quell'aereo nn so se sarei stato molto tranquillo cioè una fiammata così da un motore non si vede molto spesso...

[Tixio]

ok ok meno male non avevo mai visto una cosa simile... però vi devo dire che se io fossi stato su quell'aereo nn so se sarei stato molto tranquillo cioè una fiammata così da un motore non si vede molto spesso...

Probabilmente, infatti, non l'avresti vista perchè suppongo sia stata un'accensione in seguito a manutenzione

[skyhawk]

Ciao a tutti vorrei sottoporre una questione che magari i più esperti possono definire banale...

...da tempo mi domandavo se volare tra le nuvole comporti per i motori un calo di prestazioni per via dell'acqua ingerita nel motore.

La tua domanda è interessante. In effetti considerando che l'aria o aria umida si può definire come una miscela di gas i cui costituenti sono la molecola H2O (vapor d'acqua) e una molecola fittizia detta aria secca che rappresenta a sua volta una miscela con composizione fissa (78,08 % di Azoto, 20,95 % di Ossigeno, 0,93 % di Argon e tracce per un totale di 0,01 % di neon, elio, metano, cripto, idrogeno, xeno, monossido di azoto e altri gas) e tenendo conto che l'umidità relativa all'interno di una nube raggiunge il 100%, in camera di combustione dovrebbe entrare una miscela corretta come rapporto stechiometrico, ma meno energetica, in quanto all'atto della combustione le molecole di ossigeno libero nella miscela aria/combustibile dovrebbero essere inferiori rispetto alle condizioni ideali perché l'ossigeno libero, ovvero quello non legato agli atomi di idrogeno ( di acqua o vapor d'acqua per intenderci) dovrebbe essere presente in quantità minore rispetto alle condizioni standard in aria secca. Questo dovrebbe causare un leggero calo nel rendimento del motore….

[Black Magic]

Un discorso completo, ma non corretto nel nostro caso.
Il calo di rendimento c'è, ma non è dovuto a questo.

L'aria immessa in CC, per problemi di contenimento della temperatura, non è in rapporto stechiometrico, ma varia da motore a motore su valori che vanno da 40 a 60 volte la quantità stechiometrica.
Per il poco combustibile immesso in confronto a queste quantità, ci sarà difficilmente scarsità di comburente.

La causa del limitato degradamento di prestazione, pochi punti sul totale di spinta disponibile, è dovuto alle goccioline d'acqua che rallentano con la loro presenza il flusso d'aria ingerita, andando a modificare il profilo di velocità relativa visto dal leading edge delle pale del fan.
Il triangolo di velocità si accorcia e si crea una componente trasversale alla rotazione che le si oppone.
A causa di questo è richiesto un lavoro maggiore al gruppo turbina di bassa pressione che trascina il fan.
Lavoro che è sottratto dal bilancio di spinta e che, per dare un'idea qualitativa, è molto, ma molto minore di quello perso per il condizionamento e gli accessori pneumatici dell'aereo.

Passato il fan l'acqua vaporizza e allora non ce ne curiamo più, anzi...è benefica; perchè in primis va ad aumentare la portata massica fluente con beneficio della spinta (l'acqua a parità di volume è più densa dell'aria e la spinta è funzione del rho medio...).
In più la sua evaporazione abbassa la temperatura in zona compressione provocando una leggera interrefrigerazione che va a beneficio del ciclo termodinamico.

Per questo parte della perdita viene reintergata da questo fenomeno.

[Tixio]

[cut]

A causa di questo è richiesto un lavoro maggiore al gruppo turbina di bassa pressione che trascina il fan.
Lavoro che è sottratto dal bilancio di spinta e che, per dare un'idea qualitativa, è molto minore di quello perso per il condizionamento e gli accessori pneumatici dell'aereo.

Quindi, dal punto di vista più strettamente termodinamico, non c'è alcuna perdita?

[beluga]

L'aria immessa in CC, per problemi di contenimento della temperatura, non è in rapporto stechiometrico, ma varia da motore a motore su valori che vanno da 40 a 60 volte la quantità stechiometrica.

E in quelle condizioni la concentrazione di jet fuel è sopra il proprio limite inferiore di infiammabilità ?!? (beh, evidentemente si!)!
Non immmaginavo ci fosse un così rapporto stechiometrico così elevato in CC!

[Black Magic]

@Tixio No anzi...un po' si guadagna sul ciclo.

@beluga Alcuni propulsori hanno eccessi anche di 130:1, ma il cherosene fa combustione fino a 15:1. Per risolvere questo problema entra in gioco la particolare configurazione della CC.
La combustione avviene progressivamente (stratificata diciamo noi).

[beluga]

cioè gli alti rapporti sono, di fatto, una media calcolata tra le portate di aria (ossigeno) e jet fuel, mentre in corrispondenza degli ugelli, riferendosi agli schemi, la concentrazione dell'ossigeno è più bassa?

I numeri del primo schema indicano la percentuale (volume, peso, o molare) dell'aria?

[Black Magic]

cioè gli alti rapporti sono, di fatto, una media calcolata tra le portate di aria (ossigeno) e jet fuel, mentre in corrispondenza degli ugelli, riferendosi agli schemi, la concentrazione dell'ossigeno è più bassa?

Sì esatto.
Quella giusta per innescare la prima zona di combustione.

I numeri del primo schema indicano la percentuale (volume, peso, o molare) dell'aria?

E' la percentuale di massa d'aria fluente.

[Tixio]

@Tixio No anzi...un po' si guadagna sul ciclo.

Temperature inferiori? Maggiore densità?

[Black Magic]

Temperature inferiori? Maggiore densità?

Sì; la densità non influisce sul ciclo che è specifico in rapporto ad essa, ma la "pseudo" interrefrigerazione della compressione fa guadagnare entalpia sul bilancio del ciclo.

[Tixio]

Temperature inferiori? Maggiore densità?

Sì; la densità non influisce sul ciclo che è specifico in rapporto ad essa, ma la "pseudo" interrefrigerazione della compressione fa guadagnare entalpia sul bilancio del ciclo.

Thnx

[Fearless flyer]

Temperature inferiori? Maggiore densità?

Sì; la densità non influisce sul ciclo che è specifico in rapporto ad essa, ma la "pseudo" interrefrigerazione della compressione fa guadagnare entalpia sul bilancio del ciclo.

Cito le uniche parole che ho capito: si, non, specifico, essa, guadagnare

Comunque Black, dopo un bicchiere di vino te parli molto più semplice eh...

Luca

[pippo682]

Fatelo bere più spesso, possibilmente vino italiano....

[skyhawk]

Un discorso completo, ma non corretto nel nostro caso.
Il calo di rendimento c'è, ma non è dovuto a questo.

L'aria immessa in CC, per problemi di contenimento della temperatura, non è in rapporto stechiometrico, ma varia da motore a motore su valori che vanno da 40 a 60 volte la quantità stechiometrica.
Per il poco combustibile immesso in confronto a queste quantità, ci sarà difficilmente scarsità di comburente.

La causa del limitato degradamento di prestazione, pochi punti sul totale di spinta disponibile, è dovuto alle goccioline d'acqua che rallentano con la loro presenza il flusso d'aria ingerita, andando a modificare il profilo di velocità relativa visto dal leading edge delle pale del fan.
Il triangolo di velocità si accorcia e si crea una componente trasversale alla rotazione che le si oppone.
A causa di questo è richiesto un lavoro maggiore al gruppo turbina di bassa pressione che trascina il fan.
Lavoro che è sottratto dal bilancio di spinta e che, per dare un'idea qualitativa, è molto, ma molto minore di quello perso per il condizionamento e gli accessori pneumatici dell'aereo.

Passato il fan l'acqua vaporizza e allora non ce ne curiamo più, anzi...è benefica; perchè in primis va ad aumentare la portata massica fluente con beneficio della spinta (l'acqua a parità di volume è più densa dell'aria e la spinta è funzione del rho medio...).
In più la sua evaporazione abbassa la temperatura in zona compressione provocando una leggera interrefrigerazione che va a beneficio del ciclo termodinamico.

Per questo parte della perdita viene reintergata da questo fenomeno.

Ottimo Black Magic!
Io ho basato la mia risposta sulle mie conoscenze dei motori a ciclo Otto, infatti su quelli a ciclo Brayton sono molto meno preparato, ma "intuitivamente" ero stato tentato di fornire una spiegazione "simile" alla tua, poi ho desistito nel timore di sparare ridicolaggini.
In ogni caso non sarei stato certo esaustivo come te. Interessanti gli aspetti "indotti" delle particelle d'acqua a valle del fan sia sotto il profilo dell'aumento di massa in eiezione che da quello della "refrigerazione" in fase di compressione. Però mi chiedo, e mi scuso se la domanda è pleonastica, se per caso l'ossigeno contenuto nelle molecole d'acqua non riesca a partecipare alla combustione migliorando ulteriormente il rendimento.....

[Black Magic]

Per scrivere le risposte non ho mai il tempo che vorrei, allora le stringo in pochi concettti...a volte troppo!

Il "ciclo specifico" è riferito al fatto che un ciclo termodinamico è tradizionalmente calcolato per massa unitaria; per fare in modo di evidenziare le sue caratteristiche intrinseche.

L'interrefrigerazione è una proprietà della compressione di un gas; non è difficile di per se da spiegare, ma il modo più semplice è farlo graficamente...
Dice che il rendimento di compressione dello stadio (generico) aumenta se durante la compressione viene sottratto calore. Dato che l'acqua per evaporare ha bisogno di un cospiquo calore latente di evaporazioe; ecco che funziona come sottrattore di calore.

L'entalpia è una grandezza termodinamica molto utile per quantificare il lavoro che il sistema andrà a scambiare.

[Black Magic]

Si vedeva che era un discorso scritto con criterio e non improvvisato...

Però mi chiedo, e mi scuso se la domanda è pleonastica, se per caso l'ossigeno contenuto nelle molecole d'acqua non riesca a partecipare alla combustione migliorando ulteriormente il rendimento.....

Scendi ad un dettaglio troppo fine per un "povero" aerodinamico .
Non mi occupo di camere di combustione e, con tutta onesta', non so se in queste condizioni avvengono delle dissociazioni (si chiamano così, giusto?).
So che i rendimenti di combustione (in condizioni normali) sono molto alti; variano tra il 100% e il 98%.

La combustione è un problema molto delicato nel motore; sia a livello energetico che ambientale. Quindi ci sono team di persone che si occupano solo di quello.

Mi spiace non poter essere più utile.
Ma chiedero' informazioni in merito.

[Gozer]

Non mi occupo di camere di combustione e, con tutta onesta', non so se in queste condizioni avvengono delle dissociazioni (si chiamano così, giusto?).

Ma come, mi dicevi giusto l'altra volta che in camera tua si brucia parecchio
...certo che in effetti, se si brucia troppo avvengono delle "dissociazioni"

[Black Magic]

Non mi occupo di camere di combustione e, con tutta onesta', non so se in queste condizioni avvengono delle dissociazioni (si chiamano così, giusto?).

Ma come, mi dicevi giusto l'altra volta che in camera tua si brucia parecchio
...certo che in effetti, se si brucia troppo avvengono delle "dissociazioni"

[MD82_Lover]

Non mi occupo di camere di combustione e, con tutta onesta', non so se in queste condizioni avvengono delle dissociazioni (si chiamano così, giusto?).

Ma come, mi dicevi giusto l'altra volta che in camera tua si brucia parecchio
...certo che in effetti, se si brucia troppo avvengono delle "dissociazioni"

L'ha detto anche a me!!!!!!!!!!

Ma che spettacolo!!!!!!!!

LOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOL!!!!

@Black: sei un mito!
Ma sai che sono andata a vedere "entalpia" su wiki e me ne sono uscita di corsa?!?!?!
Ci torno dopo essermi bevuta un paio di birre.Magari aiuta!!!
E comunque grazie per le tue spiegazioni.Sarebbero comprensibili anche a mia nonna...
Bravo!

[Black Magic]

Ma che?!?!?
Ma chi te conosce a te!!
Abbiamo mai mangiato assieme?!?

E poi state a manda' a ramengo un 3d così serio...


Guardate che m'offendo e mi metto a commentare solo 3d sulla fi**a!!!


anzi...mettiamoci un sezuione in area tecnica!

[JT8D]

Aggiungo una piccola spiegazione, semplificando un pò, all'immagine della camera di combustione postata da Black poco sopra.
L’aria proveniente dal compressore, nonostante il rallentamento subito nel diffusore, si presenta comunque con una velocità troppo elevata per una
combustione corretta. Per prima cosa quindi, la camera provoca, attraverso il passaggio dell’aria nella
sezione iniziale divergente, un ulteriore diminuzione della velocità, e naturalmente il conseguente aumento di pressione.
Il Cherosene brucia in maniera ottimale quando il rapporto aria-combustibile (titolo della miscela) è vicino al valore stechiometrico di 15:1. Nel tubo di fiamma vero e proprio entra solo il 20% circa della massa d’aria totale, mentre il restane 80 % è convogliato nell’intercapedine tra tubo di fiamma e carter esterno della camera. All’imbocco del tubo di fiamma si trova un vorticatore e uno schermo di lamiera perforata, attraverso il quale l’aria entra nella zona di combustione primaria: quest’aria viene detta aria primaria. Poco più della metà dell’aria primaria passa attraverso il vorticatore, la restante attraverso lo schermo perforato. Nelle pareti adiacenti la zona primaria si trovano ulteriori fori, attraverso il quale entra un ulteriore 20% d’aria (proveniente da quell’80% che non è entrato subito nel tubo), chiamata
aria secondaria. Questa, interagendo con la primaria dotata di moto vorticoso, crea una zona di circolazione a basa velocità, un vortice toroidale che ha la funzione di stabilizzare la fiamma. L’ugello spruzza il combustibile proprio nel centro di questo vortice. Le goccioline di combustibile possono così miscelarsi intimamente con l’aria, favorendo una corretta combustione. La temperatura rilasciata dalla combustione è eccessiva per l’entrata in turbina, quindi si provvede a far entrare un’altra parte di aria, aria terziaria, che entrando progressivamente nel tubo di fiamma diminuisce la temperatura. La combustione però deve essere completata prima dell’ingresso dell’aria di raffreddamento, altrimenti
l’ingresso dell’aria terziaria “bloccherebbe” la combustione, favorendo l’uscita di gas ricchi di depositi carboniosi e facendo calare il rendimento del motore. Circa un 20% dell’aria terziaria viene fatto entrare nel tubo (nella zona di diluizione), il resto provvede a raffreddare le pareti del tubo di fiamma stesso. Alla fine anche quest’aria si unirà al flusso, abbassando ulteriormente la temperatura fino a valori accettabili dalla turbina.

Non me ne voglia l'amico Black se mi sono permesso questa piccola integrazione alle sue già ottime spiegazioni
La cara entalpia.... mi ricordo la fatica che ho fatto per capirla durante i corsi all'uni. Alla fine, dopo molta fatica, ce l'ho fatta

Paolo

[Tixio]

per caso l'ossigeno contenuto nelle molecole d'acqua non riesca a partecipare alla combustione migliorando ulteriormente il rendimento.....

Utile al rendimento è l'ossigeno "libero " (vabbè, faccio il preciso: molecolare ) contenuto nell'aria. Quello legato nell'acqua non credo sia influente....
....detto questo potrei aver detto un'imprecisione operativa, perchè non sono uno specialista motorista.

[Tixio]

L'entalpia è una grandezza termodinamica molto utile per quantificare il lavoro che il sistema andrà a scambiare.

Meraviglioso....semplice, conciso, diretto....è molto utile!

[Black Magic]

Non me ne voglia l'amico Black se mi sono permesso questa piccola integrazione alle sue già ottime spiegazioni

Grazie dell'integrazione precisa, invece.

Tra l'altro...noto che siamo d'accordo sulle fonti usate.

Ciao!

L'entalpia è una grandezza termodinamica molto utile per quantificare il lavoro che il sistema andrà a scambiare.

Meraviglioso....semplice, conciso, diretto....è molto utile!

Pero' non dirgliela così ad un esame di ingegneria senno' fai una finaccia...

[JT8D]

Tra l'altro...noto che siamo d'accordo sulle fonti usate.

Ciao!

Eh sì, d'accordissimo. A mio parere sono le migliori fonti da cui attingere

Paolo