Quest-ce quune postcombustion et combien de temps un jet peut-il voler en postcombustion?

Une postcombustion est un système de combustion secondaire qui brûle du carburant supplémentaire en aval de la chambre de combustion, pour augmenter encore la poussée au détriment dune consommation de carburant beaucoup plus élevée.

Voici le Pratt & Turboréacteur à double flux Whitney F100, dont des variantes équipent la flotte de F-15 et F-16 de 4e génération de lUSAF:

La dernière chose ressemblant à des rayons juste au-delà des ailettes de la turbine, plus tout lespace mis ween le noyau de la turbine et la buse déchappement, est la postcombustion. Dans cette zone, le carburant est pulvérisé directement dans le flux déchappement du cœur de la turbine, où la chaleur de lair quittant le cœur suffit à lenflammer. Cette pression supplémentaire ajoute à la poussée produite par la turbine.

Comme je lai dit, cependant, le compromis est une consommation de carburant accrue, parfois généralement dramatiquement. Le F-16 à pleine puissance militaire et à basse altitude consomme environ 8000 livres de carburant par heure, ce qui, avec une configuration de réservoir plein, lui donne environ 2 heures de vol. En croisière à des altitudes plus élevées, ce temps de vol peut être prolongé à la fois une altitude plus élevée et le réglage plus bas des gaz (environ 80%) réduisent le débit de carburant jusquà 40% par rapport au vol à basse altitude.

En pleine postcombustion à basse altitude, le F-16 peut brûler plus de 64 000 livres à lheure. À plein régime, un F-16 version américaine avec un maximum de réserves de carburant externes a environ 20 minutes jusquà ce quil soit sur des réserves durgence (ce qui ne durerait quune minute supplémentaire environ à pleine postcombustion). Le gain de vitesse est minime; le F-16 navigue entre 450 et 550 nœuds, tandis que la postcombustion complète ne fait que laugmenter à environ 700 à 800 nœuds avec une charge sous les ailes typique. Donc, en brûlant 8 fois plus de carburant, vous obtenez une augmentation de vitesse denviron 50%.

Commentaires

• Le F-22 peut faire une super croisière en raison dun certain nombre des facteurs de conception. Les deux grands sont les baies d’armes internes de la cellule ‘, qui permettent à l’avion d’être prêt pour la mission sans aucun point dur de munitions externes produisant de la traînée, et d’augmenter les performances du moteur grâce à l’utilisation de bypass variable (le moteur peut passer dun turboréacteur à double flux à un turboréacteur pur à des altitudes et des vitesses plus élevées où le jet pur est plus efficace). Les F-15 et F-16 peuvent supercruiser – à peine – dans une configuration propre, mais cela serait peu utile au combat car la seule arme interne est le Vulcan 20 mm.
• Lutilisation de la postcombustion entraîne souvent dans le moteur devant être des voyages et reconstruit! Encore mieux que dêtre abattu!
• @Mark – Eh bien. essayer den distancer un est une course folle de ‘; lAMRAAM vole à Mach 4,5 et même les missiles IR à courte portée dépassent facilement Mach 3. Là où les post-brûleurs aident à donner au pilote assez dénergie pour un tour max-G au moment critique à  » tournez  » le missile. Même dans ce cas, vous avez ‘ que vous ne voulez pas la vitesse en soi (le meilleur taux de virage du F-16 ‘ est d’environ 320 nœuds et son minimum rayon de braquage est à une vitesse encore plus faible), mais la poussée pour maintenir votre énergie dans un virage à vitesse anémométrique.
• @IanRingrose – En êtes-vous sûr? Les F-15E et F-16 avec des charges dattaque au sol doivent pratiquement utiliser une postcombustion complète pour voler. Si le moteur devait être démonté après chaque sortie pour laquelle un décollage de postcombustion maximal était utilisé, les chiffres de préparation au combat seraient dans les toilettes.Je pourrais comprendre le moteur nécessitant une révision après une utilisation prolongée de la postcombustion, comme dans un combat aérien, mais si la cellule ‘ a été soumise à des virages max-G dans une boule de poils, il y en a beaucoup plus dans lavion qui doit être dépouillé.
• Attendez, quoi? 50% est une petite augmentation? Est-ce parce que je ‘ suis physicien, pas pilote, que je trouve cela vraiment important? (Bien sûr, pour un pilote il y a une non-linéarité dutilité significative dans la gamme proche de la vitesse maximale des missiles SAM et air-air, pour le dire en termes de physique) Cela dit, si laugmentation est à peu près à la puissance sur 5, cest beaucoup.

En utilisant la postcombustion, le carburant est injecté dans le en aval de la turbine. La vitesse de sortie augmente -> Plus de poussée.

Comparaison de la poussée générée dans un F / A-18C Hornet:

• Poussée maximale sans postcombustion 10,440 daN (chacun 5 « 220 daN )
• Poussée maximale avec afterburner 15 660 daN (chaque 7 « 830 daN)

(Le F / A-18C Hornet utilise 2 turboréacteurs General Electric F404-GE-402)

Certains avions ont besoin de la postcombustion pour atteindre une vitesse supersonique car lutilisation « normale » de la turbine à réaction ne génère pas suffisamment de poussée. Lutilisation de la turbine en mode « normal » (sans postcombustion) est également appelée « puissance militaire » « ou » à sec « . Lutilisation de la turbine avec postcombustion est également appelée » pleine puissance « ou » humide « .

De cet article de wikipedia :

En raison de leur forte consommation de carburant n, les post-brûleurs sont généralement utilisés le moins possible; une exception notable est le moteur Pratt & Whitney J58 utilisé dans le SR-71 Blackbird. Les post-brûleurs ne sont généralement utilisés que lorsquil est important davoir autant de poussée que possible. Cela inclut lors des décollages de pistes courtes, lassistance aux lancements de catapultes depuis les porte-avions et pendant les situations de combat aérien.

Il est vrai quun avion de combat engage rarement le postcombustion car il utilise des quantités extrêmes de carburant. Parfois jusquà un facteur 10 par rapport à la consommation normale de carburant. Cest aussi pourquoi ils ne lutilisent pas tout le temps: la plage de fonctionnement de lavion de combat est considérablement réduite en utilisant la postcombustion .

Le pilote peut utiliser la postcombustion à différentes étapes pour trouver le rapport parfait entre consommation de carburant / vitesse / autonomie.

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

Commentaires

• Jai dû chercher ce quest un daN. Pour toute autre personne confuse,  » da  » est labréviation du préfixe métrique  » deca  » (également  » deka « ), ce qui signifie un facteur de 10. (Merci Wikipedia !) Donc 1 daN est 10 N. 1 N (N est labréviation de Newton) est lunité métrique de force qui accélérera un 1 kg masse à 1 m / s ^ 2, bien sûr.

Il est possible de concevoir un avion qui peut naviguer à des vitesses supersoniques sans utiliser de postcombustion (par exemple Concorde, lavion dattaque / reconnaissance britannique TSR-2 et le Tu-144). La force de traînée aérodynamique est plus élevée à des vitesses transsoniques quà des vitesses supersoniques, et lutilisation de post-brûleurs pour accélérer à travers le qucker de plage de vitesse transsonique peut en fait réduire la consommation totale de carburant. Cétait définitivement le cas pour Concorde. Les postcombustibles ont également été utilisés pour raccourcir la course au décollage sur Concorde.

La plupart des chasseurs à réaction ne sont pas conçus pour «une croisière supersonique efficace en ligne droite à vitesse constante», donc le vol supersonique sans postcombustion nest pas la conception principale considération.

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• Il y a aussi le fameux SR-71 Blackbird qui navigue à Mach 3 et plus vite … La postcombustion du 2 Pratt & Les turbines Whitney J58 sont utilisées très souvent et longtemps. Mais cet avion est conçu pour fonctionner à haute altitude et à grande vitesse (jusquà Mach 3,36)
•  » La plupart des chasseurs à réaction ne sont pas conçus pour être efficaces croisière supersonique en ligne droite à vitesse constante, donc le vol supersonique sans postcombustion nest pas la principale considération de conception.  » Cétait vrai jusquà quelque part entre les générations 4.5 et 5 de chasseur conception. Supercruise est une exigence de conception de la plupart des chasseurs de pointe des dix dernières années environ, y compris le Raptor, lEurofighter, le Rafale, le PAK FA et le Chengdu J-20, même lorsque la furtivité radar nest pas une exigence principale.

Jai piloté des B-1B « pendant 7 ans. Jai également effectué des vols en F -15s et F-16s. Le B-1 a 4 post-brûleurs, mais beaucoup plus de gaz que les chasseurs, donc je devais rarement rester en dehors du brûleur à cause du carburant. Cependant, il existe de nombreuses raisons pour minimiser l’utilisation du brûleur:

1. Sur le plan opérationnel, AB vous rend très visible de tous. La nuit, vous vous mettez en valeur. Le jour, tout le monde peut Vous entendrez. Les capteurs infrarouges vous trouveront rapidement et facilement, et même les missiles infrarouges à faible technologie préféreront votre brûleur aux fusées éclairantes.

2. Ce supplément 50% au-delà de la puissance mil est en fait une quantité terrible. Lorsque vous utilisez le brûleur, vous nen avez pas besoin pendant longtemps. Le B-1 pourrait accélérer en plein AB de 0,8 à 0,95 mach en quelques secondes seulement. Sur le plan opérationnel, vous n’avez simplement pas besoin d’AB autant ou souvent. Si vous essayez de vaincre un missile, vous allez d’abord utiliser la vitesse excessive pour ralentir jusqu’à la vitesse de virage. Le B-1 peut maintenir une vitesse de virage sans brûleur depuis il est à un g relativement faible. Un combattant à plus de 7 g aura besoin dun brûleur pour maintenir son énergie, en particulier à la vitesse de virage, mais comme il peut tourner à plus de 90 degrés en quelques secondes, il na pas besoin de beaucoup ni daucun brûleur. Quoi quil en soit, dans un virage pour vaincre un missile radar, puisque les missiles infrarouges détectent «passivement» ce qui signifie quil y a peu ou pas davertissement, un pilote supposera souvent quil y a «un chercheur de chaleur dans lair lorsquil se tourne pour vaincre un missile radar et évitera de toute façon le brûleur. li>

3. Les combats aériens rapprochés air-air sont lune des rares fois où un avion de combat a besoin dun brûleur prolongé. Dans le combat de chasse, la gestion de lénergie est très importante. Personne ne veut être du côté des perdants. Si la vitesse est trop basse, votre jet tourne trop lentement et vous perdez, alors les pilotes de chasse utiliseront le brûleur dont ils ont besoin pour garder la menace hors de leur queue et gagner le combat. Dans le B-1 également, dans les exercices dinterception de chasseurs, cest à ce moment-là que nous avons eu tendance à utiliser plus de brûleur. Nous avions tendance à lutiliser pour accélérer rapidement afin de compliquer linterception du combattant et, dans certains cas, pour faire un bug avec un combattant sur la queue.

4. Lautre régime où le brûleur utilise est fréquent est le décollage. Cest statistiquement lune des phases de vol les plus dangereuses, et atteindre la vitesse de vol minimise rapidement le danger. Quand je volais, le B-1 décollait toujours en brûleur – pas sûr maintenant. Les chasseurs peuvent sous certaines conditions décollage en puissance mil, mais je lai rarement vu.

5. Lutilisation du brûleur dans les jets américains NAJOUTE ABSOLUMENT PAS À LENTRETIEN REQUIS ET NE NOCIVE PAS LES MOTEURS. Laffiche qui a mentionné cela a peut-être vu quelque chose sur le MIG-25, qui détruira ses moteurs en vol à grande vitesse. Vraisemblablement, dautres chasseurs soviétiques ont des problèmes dentretien avec lutilisation du brûleur, mais les avions de combat américains sont construits pour utiliser le brûleur chaque fois que nécessaire sans endommager les moteurs.

6. Laltitude est un point très important, car le débit de combustible du brûleur diminuera avec laltitude. Dans lair mince, il y a moins doxygène disponible pour la combustion, de sorte que les commandes de carburant doivent sajuster en conséquence. Comme la écrit laffiche précédente, un air plus fin crée moins de traînée, ce qui facilite la rapidité. Mais … en tant que pilote professionnel aujourdhui, jai volé avec de nombreux anciens pilotes de chasse, et chaque fois que nous en parlons, peu dentre nous ont passé du temps au-dessus de 40 000 pieds. Le plafond de service plus élevé est une belle statistique pour lentrepreneur des équipes commerciales, mais il y a rarement une raison opérationnelle, et beaucoup de mauvaises choses peuvent arriver (comme le calage du moteur et les urgences physiologiques) dans les années 40.

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

Faites défiler vers le bas, des graphiques utiles qui peuvent vous donner une idée. AB augmente la température déchappement et permet ainsi une augmentation de la vitesse déchappement. Selon la théorie du disque dactionneur, cela signifie que la poussée en vol à MAX sera plus proche du nombre statique quen poussée en vol à MIL pour une vitesse donnée. Cest pourquoi un F-15 à 40K ft ne peut voler quà M0.95 à MIL mais peut faire du M2.5 à MAX avec seulement une augmentation de 63% de la poussée statique .

La réponse est que cela dépend de votre altitude. Beaucoup.

Par exemple, je vais prendre un F -16 depuis que jai posé cette question à quelquun qui sest identifié comme un ancien chef déquipage de F-16 en ligne: Un F-16 volant à pleine poussée militaire au niveau de la mer consomme environ autant de carburant quune postcombustion complète au FL400 (40000 pieds). Au plafond de service du F-16 du FL500, la postcombustion complète consommera un peu moins de carburant que la poussée militaire au niveau de la mer.

Donc, très haut, la postcombustion complète pourrait être utilisable même pendant 30 minutes si le la montée se fait efficacement et le grand réservoir de chute central a été utilisé. Cest ainsi que le F-16 peut réellement atteindre Mach 2. Il faudra un certain temps sur la postcombustion pour accélérer autant.

Cela signifie également que la postcombustion complète ne produira pas autant de poussée supplémentaire, mais comme lair est si mince, cela aura un effet assez substantiel sur la vitesse réelle obtenue.