Propulsão e Impulso

Overview

Fonte: Alexander S Rattner; Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear, Universidade Estadual da Pensilvânia, Parque Universitário, PA

Aeronaves, foguetes e navios produzem propulsão acelerando produtos de combustão de fluidos ou de alta temperatura para alta velocidade. Devido ao princípio da conservação do momento, o aumento da velocidade do fluido resulta em uma força de impulso eficaz no veículo. As capacidades de impulso dos sistemas de propulsão são frequentemente medidas com testes de impulso estático. Nestes testes, os sistemas de propulsão são montados e operados em plataformas fixas instrumentadas, e a força de retenção nas montagens é medida como o impulso

Neste experimento, uma instalação de medição de impulso estático em pequena escala será construída e modelada. As curvas de impulso para dois motores de aeronave modelo e sistemas de hélice e um ventilador de resfriamento de computador serão medidas. As eficiências de impulso também serão avaliadas (força de impulso/ entrada de energia elétrica). Os valores de impulso medidos serão comparados com previsões teóricas baseadas em velocidades de ar medidas.

Procedure

1. Fabricação de sistema de teste de impulso estático (ver esquemas e fotografia, Fig. 2)

Formar duas buchas cilíndricas em um torno com diâmetro externo de 42,16 mm, comprimento ~10 mm, e furar através do eixo central de 9,50 mm.
Pressione um rolamento de esferas flanged no furo em cada bucha. Insira as buchas nas duas portas paralelas do encaixe do tee de 4 vias, com os rolamentos do lado de fora. As buchas devem caber feio no encaixe do tee. (Veja o esquema de montagem pivô em Fig. 2b.

Results

Na Fig. 3a, as curvas de empuxo versus potência são apresentadas para os três dispositivos de propulsão avaliados neste experimento. O ventilador alcança o maior impulso, atingindo 0,68 ± 0,02 N em 11,83 ± potência de entrada de 0,08 W. A hélice menor produz um pouco mais de potência de entrada do que a hélice maior, mas atinge sua tensão máxima de operação a 2,66 ± 0,04 W. Fig. 3b apresenta a eficiência de impulso para os três dispositivos. Para a pequena hélice e ventilador, a eficiência geralmente ...

Application and Summary

Este experimento introduziu os princípios básicos de operação dos dispositivos de propulsão de fluidos encontrados em aeronaves e embarcações. Uma plataforma de teste de impulso estático foi construída para medir a capacidade de propulsão das hélices de aeronaves modelo e um ventilador de resfriamento do pc. Os impulsos resultantes e a eficiência da propulsão (impulso por potência de entrada) foram medidos e comparados. Os valores teóricos de impulso também foram estimados com base nas velocidades a jato ...