Che cosè un postbruciatore e per quanto tempo un jet può volare su un postbruciatore?

Un postcombustore è un sistema di combustione secondaria che brucia carburante aggiuntivo a valle della camera di combustione, per aumentare ulteriormente la spinta a scapito di un consumo di carburante molto più elevato.

Questo è il Pratt & Turbofan postcombustione Whitney F100, varianti delle quali alimentano la flotta di 4a generazione di F-15 e F-16 dellUSAF:

Lultima cosa dallaspetto dei raggi appena oltre le alette della turbina, più tutta la scommessa sullo spazio ween il nucleo della turbina e lugello di scarico, è il postcombustore. In questarea, il carburante viene spruzzato direttamente nel flusso di scarico dal nucleo della turbina, dove il calore dellaria che lascia il nucleo è sufficiente per accenderlo. Questa pressione aggiuntiva si aggiunge alla spinta prodotta dalla turbina.

Come ho detto, però, il compromesso è un aumento del consumo di carburante, a volte di solito così drammaticamente. LF-16 a piena potenza militare e a basse altitudini brucia circa 8000 libbre di carburante allora, che con una configurazione a serbatoio pieno gli dà circa 2 ore di volo. Navigando ad altitudini più elevate, quel tempo di volo può essere ulteriormente esteso in quanto sia il laltitudine più alta e limpostazione dellacceleratore inferiore (circa l80%) riducono la portata del carburante fino al 40% rispetto al volo a bassa quota.

Nel postbruciatore completo a basse altitudini, lF-16 può bruciare oltre 64.000 libbre lora. A tutto gas, un F-16 variante USA con il massimo di scorte di carburante esterne ha circa 20 minuti fino a quando non è in riserva di emergenza (che durerebbe solo un minuto in più o giù di lì a pieno postbruciatore). Il guadagno di velocità è minimo; lF-16 naviga a una velocità compresa tra 450-550 nodi, mentre il postbruciatore completo lo aumenta solo a circa 700-800 nodi con un tipico carico sotto ala. Quindi, bruciando 8 volte il carburante, ottieni un aumento della velocità di circa il 50%.

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• LF-22 può supercruise a causa di un numero di fattori di progettazione. I due più grandi sono gli alloggiamenti interni per le armi della ‘ della cellula che consentono allaereo di essere pronto per la missione senza punti di arresto delle munizioni esterne che producono resistenza e aumentano le prestazioni del motore attraverso luso di bypass variabile (il motore può passare da un turbofan a basso bypass a un turbogetto puro ad altitudini e velocità maggiori dove il getto puro è più efficiente). LF-15 e lF-16 possono supercruise – a malapena – in una configurazione pulita, ma sarebbe di scarsa utilità in combattimento poiché lunica arma interna è il Vulcan 20mm.
• Anche luso del postbruciatore spesso risulta nel motore che ha bisogno di essere scatta e ricostruito Ancora meglio che essere abbattuti!
• @Mark – Bene. cercare di superarne uno è un compito stupido ‘; lAMRAAM vola a Mach 4,5 e anche i missili IR a corto raggio superano facilmente Mach 3. Laiuto dei postcombustori è fornire al pilota energia sufficiente per una virata max-G nel momento critico a ” out-turn ” il missile. Anche in questo caso ‘ non vuoi la velocità in sé (il miglior tasso di virata dellF-16 ‘ è di circa 320 nodi e il suo minimo il raggio di sterzata è a una velocità ancora più bassa), ma la spinta per mantenere la tua energia durante una virata in curva.
• @IanRingrose – Sei sicuro? Gli F-15E e gli F-16 con loadout di attacco al suolo devono praticamente usare il postbruciatore completo per entrare in aria. Se il motore dovesse essere smontato dopo ogni sortita in cui è stato utilizzato un decollo massimo del postbruciatore, i numeri di prontezza al combattimento sarebbero nel gabinetto.Potrei capire che il motore ha bisogno di una revisione dopo un uso prolungato del postbruciatore come in un combattimento aereo, ma se la cellula ‘ è stata sottoposta a virate G max in una palla di pelo, ce ne sono molte altro sullaereo che deve essere smontato.
• Aspetta, cosa? Il 50% è un piccolo aumento? È perché ‘ sono un fisico, non un pilota, che lo trovo davvero grande? (Naturalmente, per un pilota cè una significativa non linearità di utilità nel raggio vicino alla velocità massima del SAM e dei missili aria-aria, per dirla in termini fisici) Detto questo, se laumento è approssimativamente alla potenza di 5, è abbastanza.

Usando il postbruciatore, il carburante viene iniettato nel a valle della turbina. La velocità di uscita aumenta -> Più spinta.

Confronto della spinta generata in un Hornet F / A-18C:

• Spinta massima senza postbruciatore 10.440 daN (ogni 5 “220 daN )
• Spinta massima con postbruciatore 15,660 daN (ogni 7 “830 daN)

(LHornet F / A-18C utilizza 2 turbofan General Electric F404-GE-402)

Alcuni aeroplani hanno bisogno del postbruciatore per raggiungere la velocità supersonica perché luso “normale” della turbina a reazione non genera una spinta sufficiente. Luso della turbina in modalità “normale” (senza postcombustore) è anche chiamato “potenza militare “o” a secco “. Luso della turbina con il postcombustore è anche chiamato” piena potenza “o” a umido “.

Da questo articolo di wikipedia :

a causa del loro elevato consumo di carburante n, i postcombustori vengono solitamente utilizzati il meno possibile; una notevole eccezione è il motore Pratt & Whitney J58 utilizzato nellSR-71 Blackbird. I postbruciatori vengono generalmente utilizzati solo quando è importante avere quanta più spinta possibile. Ciò include durante i decolli da piste corte, lassistenza al lancio di catapulte da portaerei e durante le situazioni di combattimento aereo.

È vero che un jet da combattimento raramente ingaggia postbruciatore perché utilizza quantità estreme di carburante. A volte fino al fattore 10 rispetto al normale consumo di carburante. Questo è anche il motivo per cui non lo usano sempre: Il raggio di azione del jet da combattimento viene drasticamente ridotto utilizzando il postbruciatore .

Il pilota può utilizzare il postcombustore in diverse fasi per trovare il rapporto perfetto tra consumo di carburante / velocità / autonomia ..

Fonte (in inglese): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

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• Ho dovuto cercare che cosè un daN. Per chiunque sia confuso, ” da ” è labbreviazione del prefisso della metrica ” deca ” (anche ” deka “), che significa un fattore 10. (Grazie Wikipedia !) Quindi 1 daN è 10 N. 1 N (N è labbreviazione di Newton) è lunità metrica di forza che accelererà un 1 kg massa a 1 m / s ^ 2, ovviamente.

È possibile progettare un aereo che può navigare a velocità supersoniche senza utilizzare postbruciatori (ad esempio Concorde, il velivolo da attacco / ricognizione TSR-2 britannico e il Tu-144). La forza di resistenza aerodinamica è maggiore alle velocità transoniche rispetto a quando supersoniche, e lutilizzo di postbruciatori per accelerare attraverso il qucker della gamma di velocità transonica può effettivamente ridurre il consumo totale di carburante. Questo è stato sicuramente il caso del Concorde. I postbruciatori sono stati usati anche per accorciare il rollio di decollo sul Concorde.

La maggior parte dei caccia a reazione non sono progettati per “una crociera supersonica efficiente in linea retta a velocità costante”, quindi il volo supersonico senza postbruciatori non è il progetto principale considerazione.

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• Cè anche il famoso SR-71 Blackbird che naviga a Mach 3 e più veloce … Il postbruciatore del 2 Pratt Le turbine & Whitney J58 vengono utilizzate molto spesso e a lungo. Ma questo velivolo è progettato per operare ad altitudini elevate e ad alta velocità (fino a Mach 3,36)
• ” La maggior parte dei caccia a reazione non sono progettati per crociera supersonica in linea retta a velocità costante, quindi il volo supersonico senza postbruciatori non è la considerazione principale del progetto. ” Questo era vero fino a quando non è stato tra la generazione 4.5 e la quinta generazione di caccia design. Supercruise è un requisito di progettazione della maggior parte dei combattenti allavanguardia degli ultimi dieci anni circa, inclusi Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA e Chengdu J-20, anche quando la furtività radar non è un requisito primario.

Ho volato B-1B “per 7 anni. Ho anche avuto voli in F -15 e F-16. Il B-1 ha 4 postbruciatori, ma molto più gas dei caccia, quindi raramente dovevo stare fuori dal fuoco a causa del carburante. Ci sono molte ragioni per ridurre al minimo lutilizzo del bruciatore:

1. Operativamente, AB ti rende altamente visibile a tutti. Di notte, metti i riflettori su te stesso. Di giorno, tutti a terra possono I sensori IR ti troveranno rapidamente e facilmente, e anche i missili con tecnologia IR inferiore preferiranno il tuo bruciatore ai razzi.

2. Quellextra Il 50% oltre la potenza del mil è in realtà una quantità enorme. Quando usi il bruciatore, non ne hai bisogno a lungo. Il B-1 potrebbe accelerare in AB completo da .8 a .95 mach in pochi secondi. Operativamente, non hai bisogno di AB così tanto o spesso. Se stai cercando di sconfiggere un missile, userai prima leccesso di velocità per rallentare fino alla velocità in curva. Il B-1 può mantenere la velocità in curva senza bruciatore da allora è relativamente basso g. Un combattente a 7+ g avrà bisogno di un po di bruciatore per mantenere lenergia specialmente alla velocità in curva, ma poiché può girare di 90+ gradi in pochi secondi, non ha bisogno di molto o qualsiasi bruciatore. Indipendentemente da ciò, a turno per sconfiggere un missile radar, poiché i missili IR rilevano “passivamente” il che significa che cè poco o nessun avvertimento, un pilota spesso presume che ci sia “un cercatore di calore nellaria quando si gira per sconfiggere un missile radar ed eviterà comunque il bruciatore.

3. Il combattimento ravvicinato aria-aria è una delle poche volte in cui un aereo da combattimento necessita di un fuoco prolungato. Nel combattimento da combattimento, la gestione dellenergia è molto importante. Nessuno vuole essere dalla parte dei perdenti. Se la velocità è troppo bassa, il tuo jet gira troppo lentamente e perdi, quindi i piloti di caccia useranno qualsiasi bruciatore di cui hanno bisogno per tenere lontana la minaccia e vincere il combattimento. Anche nel B-1, negli esercizi di intercettazione dei caccia, si tendeva a usare più bruciapelo. Tendevamo a usarlo per accelerare rapidamente per complicare lintercettazione del combattente e, in alcuni casi, per attaccarci con un combattente sulla nostra coda.

4. Laltro regime in cui usa il bruciatore è frequente è il decollo. Questa è statisticamente una delle fasi più pericolose del volo, e raggiungere rapidamente la velocità di volo minimizza il pericolo. Quando stavo volando, il B-1 decollava sempre in fiamme – non ne sono sicuro ora. I combattenti possono in determinate condizioni decollo in mil di potenza, ma “l ho visto raramente.

5. Luso del bruciatore nei jet americani NON AGGIUNGE IN MODO SIGNIFICATIVO LA RICHIESTA DI MANUTENZIONE E NON DANNEGGIA I MOTORI. Il poster che ha menzionato che potrebbe aver visto qualcosa sul MIG-25, che distruggerà i suoi motori durante il volo ad alta velocità. Presumibilmente, altri combattenti sovietici hanno alcuni problemi di manutenzione con luso del bruciatore, ma gli aerei da combattimento americani sono costruiti per utilizzare il bruciatore ogni volta che è necessario senza danneggiare i motori.

6. Laltitudine è un punto molto importante, poiché il flusso di combustibile del bruciatore diminuirà con laltitudine. Nellaria rarefatta, cè meno ossigeno disponibile per la combustione, quindi i controlli del carburante devono essere regolati di conseguenza. Come ha scritto il poster precedente, laria più rarefatta crea meno resistenza rendendo più facile andare veloci. Ma … come pilota commerciale oggi, ho volato con molti ex piloti di caccia, e ogni volta che ne parliamo, pochi di noi hanno trascorso del tempo sopra i 40.000 piedi. Il tetto di servizio più alto è una bella statistica per lappaltatore team di vendita, ma raramente cè una ragione operativa e possono accadere molte cose brutte (come lo stallo del motore e le emergenze fisiologiche) negli anni 40.

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

Scorri verso il basso alcuni grafici utili che possono darti unidea. AB aumenta la temperatura di scarico e quindi consente un aumento della velocità di scarico. Secondo la teoria del disco dellattuatore, ciò significa che la spinta in volo a MAX sarà più vicina al numero statico rispetto alla spinta in volo a MIL per una data velocità. Ecco perché un F-15 a 40K ft può volare solo a M0,95 a MIL ma può fare M2,5 a MAX con solo un aumento del 63% della spinta statica .

La risposta è che dipende dalla tua altitudine. Molto.

Ad esempio, prendo una F -16 da quando lho chiesto a qualcuno che si è identificato come un ex capo equipaggio dellF-16 online: un F-16 che vola a piena spinta militare a livello del mare consuma circa tanto carburante quanto il postcombustore pieno a FL400 (40000 piedi). Al soffitto di servizio dellF-16 dellFL500, il postbruciatore completo utilizzerà un po meno carburante rispetto alla spinta militare a livello del mare.

Quindi, in alto, il postbruciatore completo potrebbe essere utilizzabile anche per 30 minuti la salita viene eseguita in modo efficiente ed è stato utilizzato il grande serbatoio di caduta sulla linea centrale. È così che lF-16 può effettivamente raggiungere Mach 2. Ci vorrà un po di tempo sul postbruciatore per accelerare così tanto.

Questo significa anche che il postbruciatore completo non produrrà molta spinta in più, ma poiché laria è così rarefatta, avrà un effetto piuttosto sostanziale sulla velocità reale ottenuta.