¿Qué es un postquemador y cuánto tiempo puede volar un jet en postquemador?

Un postquemador es un sistema de combustión secundario que quema combustible adicional aguas abajo de la cámara de combustión, para aumentar aún más el empuje a expensas de un consumo de combustible mucho mayor.

Este es el Pratt & Turbofán de postcombustión Whitney F100, cuyas variantes impulsan la flota de F-15 y F-16 de cuarta generación de la USAF:

El aspecto final de los radios más allá de las aletas de la turbina, más toda la apuesta de espacio entre el núcleo de la turbina y la boquilla de escape, es el postquemador. En esta área, el combustible se rocía directamente en la corriente de escape desde el núcleo de la turbina, donde el calor del aire que sale del núcleo es suficiente para encenderlo. Esta presión adicional se suma al empuje producido por la turbina.

Sin embargo, como dije, la compensación es un mayor consumo de combustible, a veces por lo general dramáticamente. El F-16 a plena potencia militar y a bajas altitudes quema alrededor de 8000 libras de combustible por hora, lo que con una configuración de tanque de descarga completa le da aproximadamente 2 horas de vuelo. Navegando a altitudes más altas, ese tiempo de vuelo se puede extender aún más como una mayor altitud y la configuración de aceleración más baja (alrededor del 80%) reducen la tasa de flujo de combustible hasta en un 40% en comparación con los vuelos a baja altitud.

En postcombustión total a bajas altitudes, el F-16 puede quemar más de 64,000 libras por hora. A toda velocidad, un F-16 variante de EE. UU. Con almacenamiento máximo de combustible externo tiene aproximadamente 20 minutos hasta que esté en reservas de emergencia (que solo durarían un minuto extra más o menos con el postquemador completo). La ganancia de velocidad es mínima; el F-16 navega a entre 450-550 nudos, mientras que el postquemador completo solo aumenta eso a unos 700-800 nudos con una carga típica debajo del ala. Entonces, al quemar 8 veces el combustible, obtienes un aumento de velocidad del 50%.

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• El F-22 puede hacer supercruce debido a un número de factores de diseño. Los dos grandes son las bahías de armas internas del fuselaje ‘ que permiten que la aeronave esté lista para la misión sin puntos duros de municiones externas que produzcan resistencia, y aumentos en el rendimiento del motor mediante el uso de bypass variable (el motor puede cambiar de un turbofan de bajo bypass a un turborreactor puro en altitudes y velocidades superiores donde el jet puro es más eficiente). El F-15 y el F-16 pueden realizar un supercrucero, apenas, en una configuración limpia, pero eso sería de poca utilidad en combate ya que la única arma interna es el Vulcan de 20 mm.
• También se suele utilizar el postquemador. en el motor necesita ser disparado y reconstruido! ¡Aún mejor que ser derribado!
• @Mark – Bueno. tratar de dejar atrás a uno es una tarea tonta ‘; el AMRAAM vuela a Mach 4.5 e incluso los misiles IR de corto alcance superan fácilmente el Mach 3. Donde los posquemadores ayudan es dar al piloto suficiente energía para un giro máximo-G en el momento crítico a » gire » el misil. Incluso entonces, ganó ‘ t quiere la velocidad per se (la mejor velocidad de giro del F-16 ‘ es de alrededor de 320 nudos y su mínima radio de giro es a una velocidad aún menor), pero el empuje para mantener su energía a través de una curva de velocidad aerodinámica.
• @IanRingrose – ¿Está seguro? Los F-15E y F-16 con cargas de ataque a tierra prácticamente tienen que usar un postcombustión completo para volar. Si el motor tuviera que ser desmontado después de cada salida en la que se utilizó un despegue de postcombustión máximo, los números de preparación para el combate estarían en el inodoro.Pude entender que el motor necesita una revisión después de un uso prolongado del postcombustión, como en una pelea de perros, pero si el fuselaje ‘ ha sido sometido a giros max-G en una bola de pelos, hay mucho más en el avión que hay que desmontar.
• Espera, ¿qué? 50% es un pequeño aumento? ¿Es porque soy ‘ físico, no piloto, que lo encuentro realmente grande? (Por supuesto, para un piloto hay una no linealidad significativa de utilidad en el rango cercano a la velocidad máxima de SAM y misiles aire-aire, para decirlo en términos físicos) Dicho esto, si el aumento es aproximadamente a la potencia de 5, eso es bastante.

Al usar el postquemador, se inyecta combustible en el aguas abajo de la turbina. La velocidad de salida aumenta -> Más empuje.

Comparación del empuje generado en un Hornet F / A-18C:

• Empuje máximo sin postcombustión 10440 daN (cada 5 «220 daN )
• Empuje máximo con postcombustión 15.660 daN (cada 7 «830 daN)

(El F / A-18C Hornet usa 2 turbofan General Electric F404-GE-402)

Algunos aviones necesitan el postquemador para alcanzar una velocidad supersónica porque el uso «normal» de la turbina a reacción no genera suficiente empuje. Usar la turbina en modo «normal» (sin postquemador) también se llama «potencia militar». «o» seco «. El uso de la turbina con postquemador también se denomina» máxima potencia «o» húmedo «.

De este artículo de wikipedia :

Debido a su alto consumo de combustible n, los posquemadores generalmente se usan lo menos posible; una excepción notable es el motor Pratt & Whitney J58 utilizado en el SR-71 Blackbird. Los postquemadores generalmente se usan solo cuando es importante tener tanto empuje como sea posible. Esto incluye durante los despegues desde pistas cortas, la asistencia en el lanzamiento de catapulta desde portaaviones y durante situaciones de combate aéreo.

Es cierto que un avión de combate rara vez se enfrenta al postquemador porque usa cantidades extremas de combustible. A veces hasta el factor 10 para el uso normal de combustible. Por eso también no lo usan todo el tiempo: el rango de operación del avión de combate se reduce drásticamente al usar el postquemador .

El piloto puede usar el postquemador en diferentes etapas para encontrar la proporción perfecta de uso de combustible / velocidad / rango.

Fuente (en inglés): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

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• Tuve que buscar qué es un daN. Para cualquier otra persona que esté confundida, » da » es la abreviatura del prefijo métrico » deca » (también » deka «), que significa un factor de 10. (¡Gracias, Wikipedia !) Entonces, 1 daN es 10 N. 1 N (N es la abreviatura de Newton) es la unidad métrica de fuerza que acelerará 1 kg. masa a 1 m / s ^ 2, por supuesto.

Es posible diseñar una aeronave que pueden navegar a velocidades supersónicas sin utilizar posquemadores (por ejemplo, el Concorde, el avión de ataque / reconocimiento británico TSR-2 y el Tu-144). La fuerza de arrastre aerodinámico es mayor a velocidades transónicas que cuando son supersónicas, y el uso de postcombustión para acelerar a través del rango de velocidad transónica puede reducir la quema total de combustible. Ese fue definitivamente el caso de Concorde. Los posquemadores también se utilizaron para acortar el recorrido de despegue del Concorde.

La mayoría de los aviones de combate no están diseñados para «un crucero supersónico eficiente en línea recta a velocidad constante», por lo que el vuelo supersónico sin posquemadores no es el diseño principal

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• También está el famoso SR-71 Blackbird que navega a Mach 3 y más rápido … El postquemador del 2 Pratt & Las turbinas Whitney J58 se utilizan con mucha frecuencia y durante mucho tiempo. Pero este avión está diseñado para operar a grandes altitudes y a altas velocidades (hasta Mach 3,36)
• » La mayoría de los aviones de combate no están diseñados para crucero supersónico en línea recta a velocidad constante, por lo que el vuelo supersónico sin postcombustión no es la consideración principal del diseño. » Eso fue cierto hasta en algún lugar entre la generación 4.5 y la 5ta del caza diseño. Supercruise es un requisito de diseño de la mayoría de los cazas de vanguardia de los últimos diez años, incluidos el Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA y Chengdu J-20, incluso cuando el sigilo del radar no es un requisito principal.

Volé B-1B «s durante 7 años. También he tenido vuelos en F -15 y F-16. El B-1 tiene 4 posquemadores, pero mucho más gas que los cazas, por lo que rara vez tuve que quedarme fuera del quemador debido al combustible. Sin embargo, existen muchas razones para minimizar el uso del quemador:

1. Operacionalmente, AB te hace muy visible para todos. Por la noche, te enfocas a ti mismo. Durante el día, todos en el suelo pueden Los sensores de infrarrojos te encontrarán rápida y fácilmente, e incluso los misiles de infrarrojos de menor tecnología preferirán tu quemador a las bengalas.

2. Ese extra 50% más allá de la potencia mil es en realidad muchísimo. Cuando usas el quemador, no lo necesitas por mucho tiempo. El B-1 podría acelerar en AB completo de .8 a .95 mach en solo unos segundos. Desde el punto de vista operativo, simplemente no necesita AB tanto o con frecuencia. Si está tratando de derrotar un misil, primero utilizará el exceso de velocidad para reducir la velocidad en las curvas. El B-1 puede mantener la velocidad en las curvas sin quemador ya que es relativamente bajo g. Un luchador de más de 7 g necesitará algo de quemador para mantener la energía, especialmente a la velocidad de las curvas, pero como puede girar más de 90 grados en solo unos segundos, no necesita mucho o ningún quemador. Independientemente, en un giro para derrotar a un misiles de radar, dado que los misiles de infrarrojos detectan «pasivamente», lo que significa que hay poca o ninguna advertencia, un piloto asumirá con frecuencia que hay «un buscador de calor en el aire al girar para derrotar un misil de radar y evitará el quemador de todos modos.

3. Las peleas de perros aire-aire cercanas son una de las pocas veces que un avión de combate necesita un fuego prolongado. En el combate de combate, la gestión de la energía es muy importante. Nadie quiere estar en el lado perdedor. Baja demasiado la velocidad del aire, y tu avión gira demasiado lento y pierdes, por lo que los pilotos de combate usarán cualquier quemador que necesiten para evitar la amenaza y ganar la pelea. También en el B-1, en los ejercicios de intercepción de cazas, era cuando solíamos usar más quemador. Teníamos la tendencia a usarlo para acelerar rápidamente para complicar la intercepción del luchador y, en algunos casos, para salir con un luchador en la cola.

4. El otro régimen en el que se usa el quemador Es frecuente el despegue. Esta es estadísticamente una de las fases más peligrosas del vuelo, y alcanzar la velocidad del aire rápidamente minimiza el peligro. Cuando estaba volando, el B-1 siempre despegaba en el quemador – no estoy seguro ahora. Los cazas pueden bajo ciertas condiciones despegue en milésimas de potencia, pero rara vez lo he visto.

5. El uso de quemadores en jets estadounidenses NO AÑADE SIGNIFICATIVAMENTE AL MANTENIMIENTO REQUERIDO Y NO DAÑA LOS MOTORES. El cartel que mencionó que podría haber visto algo en el MIG-25, que destruirá sus motores en un vuelo de alta velocidad. Presumiblemente, otros cazas soviéticos tienen algunos problemas de mantenimiento con el uso de quemadores, pero los aviones de combate estadounidenses están construidos para emplear quemadores siempre que sea necesario sin dañar los motores.

6. La altitud es un punto muy importante, ya que El flujo de combustible del quemador disminuirá con la altitud. En el aire, hay menos oxígeno disponible para la combustión, por lo que los controles de combustible deben ajustarse en consecuencia. Como escribió el póster anterior, el aire más delgado crea menos resistencia, lo que facilita la velocidad. Pero … como piloto comercial hoy en día, he volado con muchos ex pilotos de combate, y cada vez que hablamos de ello, pocos de nosotros hemos pasado tiempo por encima de los 40,000 pies. El techo de servicio más alto es una buena estadística para el contratista equipos de ventas, pero rara vez hay una razón operativa, y pueden suceder muchas cosas malas (como parada del motor y emergencias fisiológicas) en los años 40.

https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88117main_H-1449.pdf

Desplácese hacia abajo para ver algunos gráficos útiles que pueden darle una idea. AB aumenta la temperatura de escape y, por lo tanto, permite un aumento de la velocidad de escape. Según la teoría del disco del actuador, esto significa que el empuje en vuelo en MAX estará más cerca del número estático que en el empuje en vuelo en MIL para cualquier velocidad dada. Es por eso que un F-15 a 40K pies solo puede volar a M0.95 en MIL pero puede hacer M2.5 a MAX con solo un aumento del 63% en el empuje estático .