Suất tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy

Từ testwiki
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm

Bản mẫu:Short descriptionSuất tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy (tiếng Anh: Thrust-specific fuel consumption (TSFC)) là hiệu suất sử dụng nhiên liệu cùa một động cơ để tạo lực đẩy. TSFC cũng có thể được định nghĩa là mức tiêu hao nhiên liệu (gram/giây) để tạo ra một đơn vị lực đẩy (kilonewton, hay kN). Nó bằng hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu chia cho lực đẩy của động cơ.

Ví dụ: Động cơ tên lửa nhiên liệu rắn Avio P80 của tên lửa đẩy Vega có TSFC= 360 (g/kN.s) có nghĩa là để tạo ra 1 kN lực đẩy thì động cơ này cần tiêu thụ nhiên liệu với tốc độ 360 (g) nhiên liệu mỗi giây.

TSFC hay SFC đối với động cơ phản lực (ví dụ: động cơ tuốc bin phản lực luồng, turbofans, ramjets, động cơ tên lửa,...) là khối lượng nhiên liệu cần để tạo ra lực đẩy trong một khoảng thời gian, ví dụ lb/(h·lbf) (pound nhiên liệu mỗi giờ để sinh ra 1 pound lực đẩy) hay g/(s·kN) (gram nhiên liệu mỗi giây để sinh ra 1 kilonewton lực đẩy). Lượng nhiên liệu tiêu thụ thường sử dụng đơn vị khối lượng nhiều hơn thay vì đơn vị thể tích (gallon hay lít) do khối lượng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.[1]

Suất tiêu hao nhiên liệu riêng (SFC) của động cơ phản lực nạp khí từ khí quyển khi động cơ đạt tới giá trị hiệu suất tối đa phần nào đó tỉ lệ với tốc độ của dòng khí xả. Mức nhiên liệu tiêu hao tính theo dặm hoặc kilomet thường được dùng để so sánh giữa các máy bay bay hành trình ở các tốc độ khác nhau. Bên cạnh đó cũng tồn tại đại lượng suất tiêu hao nhiên liệu theo năng lượng riêng (power-specific fuel consumption), bằng suất tiêu hao nhiên liệu theo lực đẩy riêng chia cho tốc độ. Nó có đơn vị pound trên giờ trên mã lực.

TSFC tỉ lệ thuận với Xung lực đẩy riêng.

Ý nghĩa của đại lượng Suất tiêu hao nhiên liệu riêng

Suất tiêu hao nhiên liệu riêng (tiếng Anh: Specific fuel consumption-SFC) phụ thuộc vào thiết kế của động cơ, nhưng sự khác biệt của suất tiêu hao nhiên liệu riêng giữa các động cơ khác nhau sử dụng cùng một cơ sở công nghệ là nhỏ. Để giảm suất tiêu hao nhiên liệu, phải tăng tỉ lệ nén không khí tổng thể (overall pressure ratio).

Trong thực tiễn, các đại lượng khác thường có ý nghĩa quan trọng hơn trong việc đánh giá hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ. Ví dụ, ở máy bay, động cơ tuốc bin (phản lực hoặc cánh quạt) thường nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều sơ với các động cơ piston có cùng công suất, cả hai đặc tính này sẽ làm giảm lực cản tác động lên máy bay và do đó làm giảm năng lượng cần thiết để tạo lực đẩy cho máy bay. Do đó, động cơ phản lực tuốc bin có hiệu suất tạo ra lực đẩy lớn hơn nhiều so với động cơ piston.

Giá trị của SFC khác nhau tùy thuộc vào chế độ của miệng xả, độ cao bay, thời tiết. Đối với động cơ phản lực không khí, tốc độ bay cũng là một chỉ số quan trọng. Tốc độ của không khí xung quanh sẽ làm cản trở vận tốc luồng phụt phản lực. Hơn nữa, do công tính bằng lực nhân với quãng đường, nên công suất bằng lực nhân với tốc độ của máy bay. Do đó, mặc dù thông thường SFC là đại lượng hữu ích để xác định hiệu suất nhiên liệu, nhưng để so sánh động cơ ở các vận tốc khác nhau ta nên chia nó cho vận tốc.

  • Ví dụ, máy bay chở khách Concorde bay hành trình ở tốc độ 1354 dặm/giờ, hay 7,15 triệu feet mỗi giờ, động cơ của Concord có SFC là 1,195 lb/(lbf·h); có nghĩa là động cơ của Concord đã chuyển hóa 17,9 MJ/kg nhiên liệu, bằng với mức tiêu hao nhiên liệu SFC là 0,50 lb/(lbf·h) của máy bay bay dưới âm ở tốc độ 570 dặm/h, nghĩa là thậm chí còn tốt hơn các động cơ hiện đại; động cơ Olympus 593 trên chiếc Concorde là động cơ có hiệu suất cao nhất thế giới.[2][3] Tuy nhiên, Concorde cuối cùng lại có khung thân nặng hơn và do bay ở tốc độ siêu âm, sẽ có hiệu suất khí động học thấp, ví dụ như tỉ lệ lực nâng/lực kéo là rất thấp.

Đơn vị đo

Xung lực đẩy riêng

(theo trọng lượng)

Xung lực đẩy riêng

(theo khối lượng)

Vận tốc khí xả

hiệu dụng

Suất tiêu thụ nhiên liệu riêng
SI =X giây =9.8066 X N·s/kg =9.8066 X m/s =101,972 (1/X) g/(kN·s) / {g/(kN·s)=s/m}
Đơn vị Hoàng gia =X giây =X lbf·s/lb =32.16 X ft/s =3,600 (1/X) lb/(lbf·h)

Giá trị tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy ở một số loại động cơ

Máy bay chở khách[4]
Model SL thrust Bản mẫu:Abbr Bản mẫu:Abbr SL SFC SFC khi bay hành trình Trọng lượng Layout giá thành (triệu $) Đưa vào hoạt động
GE GE90 Bản mẫu:Cvt 8.4 39.3 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+3LP 10HP

2HP 6LP

11 1995
RR Trent Bản mẫu:Cvt 4.89-5.74 36.84-42.7 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1LP 8IP 6HP

1HP 1IP 4/5LP

11-11.7 1995
PW4000 Bản mẫu:Cvt 4.85-6.41 27.5-34.2 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+4-6LP 11HP

2HP 4-7LP

6.15-9.44 1986-1994
RB211 Bản mẫu:Cvt 4.30 25.8-33 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1LP 6/7IP 6HP

1HP 1IP 3LP

5.3-6.8 1984-1989
GE CF6 Bản mẫu:Cvt 4.66-5.31 27.1-32.4 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+3/4LP 14HP

2HP 4/5LP

5.9-7 1981-1987
D-18 Bản mẫu:Cvt 5.60 25.0 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1LP 7IP 7HP

1HP 1IP 4LP

1982
PW2000 Bản mẫu:Cvt 6 31.8 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+4LP 11HP

2HP 5LP

4 1983
PS-90 Bản mẫu:Cvt 4.60 35.5 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+2LP 13HP

2 HP 4LP

1992
IAE V2500 Bản mẫu:Cvt 4.60-5.40 24.9-33.40 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+4LP 10HP

2HP 5LP

1989-1994
CFM56 Bản mẫu:Cvt 4.80-6.40 25.70-31.50 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+3/4LP 9HP

1HP 4/5LP

3.20-4.55 1986-1997
D-30 Bản mẫu:Cvt 2.42 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+3LP 11HP

2HP 4LP

1982
JT8D Bản mẫu:Cvt 1.77 19.2 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+6LP 7HP

1HP 3LP

2.99 1986
BR700 Bản mẫu:Cvt 4.00-4.70 25.7-32.1 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+1/2LP 10HP

2HP 2/3LP

1996
D-436 Bản mẫu:Cvt 4.95 25.2 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+1L 6I 7HP

1HP 1IP 3LP

1996
RR Tay Bản mẫu:Cvt 3.04-3.07 15.8-16.6 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+3LP 12HP

2HP 3LP

2.6 1988-1992
RR Spey Bản mẫu:Cvt 0.64-0.71 15.5-18.4 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 4/5LP 12HP

2HP 2LP

1968-1969
GE CF34 Bản mẫu:Cvt 21 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1F 14HP

2HP 4LP

1996
AE3007 Bản mẫu:Cvt 24.0 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt
ALF502/LF507 Bản mẫu:Cvt 5.60-5.70 12.2-13.8 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+2L 7+1HP

2HP 2LP

1.66 1982-1991
CFE738 Bản mẫu:Cvt 5.30 23.0 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+5LP+1CF

2HP 3LP

1992
PW300 Bản mẫu:Cvt 4.50 23.0 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+4LP+1HP

2HP 3LP

1990
JT15D Bản mẫu:Cvt 3.30 13.1 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+1LP+1CF

1HP 2LP

1983
FJ44 Bản mẫu:Cvt 3.28 12.8 Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt Bản mẫu:Cvt 1+1L 1C 1H

1HP 2LP

1992

Bảng sau cho giá trị hiệu suất khi động cơ hoạt động ở 80% lực đẩy, là trạng thái phổ biến khi máy bay bay hành trình, theo đó, mực tiêu thụ nhiên liệu sẽ là thấp nhất. Hiệu suất của động cơ máy bay cánh quạt sẽ được tính bằng công suất chia cho tốc độ tiêu hao năng lượng. Do công suất bằng lực nhân với vận tốc, hiệu suất sẽ được cho bởi công thức

η=V/(SFC×h)

trong đó V là vận tốc còn h là năng lượng riêng của nhiên liệu.

Bay hành trình cận âm, 80% lực đẩy, SFC nhỏ nhất[5]
Turbofan Hiệu suất
GE90 36.1%
PW4000 34.8%
PW2037 35.1% (M.87 40K)
PW2037 33.5% (M.80 35K)
CFM56-2 30.5%
TFE731-2 23.4%

Xem thêm

Tham khảo

Bản mẫu:Reflist

Liên kết ngoài

  1. ↑ Specific Fuel Consumption Bản mẫu:Webarchive.
  2. ↑ Supersonic Dream
  3. ↑ "The turbofan engine Bản mẫu:Webarchive", page 5. SRM Institute of Science and Technology, Department of aerospace engineering
  4. ↑ Bản mẫu:Cite web
  5. ↑ Bản mẫu:Cite web
Lấy từ “https://vi.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Suất_tiêu_hao_nhiên_liệu_riêng_theo_lực_đẩy&oldid=3140”