Hva er en etterbrenner, og hvor lenge kan en jetfly fly på etterbrenneren?

En etterbrenner er et sekundært forbrenningssystem som forbrenner ekstra drivstoff nedstrøms forbrenningskammeret, for ytterligere å øke kraften på bekostning av mye høyere drivstofforbruk.

Dette er Pratt & Whitney F100 etterbrenning av turbofan, hvorav varianter driver USAFs 4. generasjons flåte av F-15s og F-16s:

Den siste snakkete tingen like utenfor turbinfinnene, pluss all plassinnsatsen ween turbinkjernen og eksosdysen, er etterbrenneren. I dette området sprøytes drivstoff direkte inn i eksosstrømmen fra turbinkjernen, hvor varmen fra luften som forlater kjernen er nok til å antenne den. Dette ytterligere presset øker kraften som produseres av turbinen.

Som sagt er imidlertid kompromisset økt drivstofforbruk, noen ganger vanligvis dramatisk. F-16 ved full militærmakt og lave høyder brenner omtrent 8000 pund drivstoff i timen, som med full droptank-konfigurasjon gir den omtrent 2 timers flytid. Cruising i høyere høyder, den flyvetiden kan utvides ytterligere ettersom begge høyere høyde og lavere gassinnstilling (ca. 80%) reduserer drivstoffstrømningshastigheten med opptil 40% mot lavflyging.

I full etterbrenning i lave høyder kan F-16 brenne i overkant av 64 000 pund i timen. Ved full gass har en amerikansk variant F-16 med maksimalt ekstern drivstofflager omtrent 20 minutter til den er på nødreserver (som bare varer et ekstra minutt eller så ved full etterbrenner). Hastighetsøkningen er minimal; F-16 cruise på mellom 450-550 knop, mens full etterbrenner bare øker det til rundt 700-800 knop med en typisk belastning på underveis. Så når du brenner 8 ganger drivstoffet, får du rundt 50% fartsforsterkning.

Kommentarer

• F-22 kan superkruse på grunn av et tall av designfaktorer. De to store er flyrammen ‘ s interne våpenbuer som gjør at flyet kan være oppdragsklar uten dra-produserende eksterne ammunisjonspunkter, og økning i motorens ytelseskonvolutt ved bruk av variabel bypass (motoren kan bytte fra en lav-bypass turbofan til en ren turbojet i høyere høyder og lufthastigheter der den rene strålen er mer effektiv). F-15 og F-16 kan supercruise – knapt – i en ren konfigurasjon, men det vil være til liten nytte i kamp, da det eneste interne våpenet er Vulcan 20mm.
• Også bruk av etterbrenneren resulterer ofte i motoren som må ut og bygges om! Fortsatt bedre enn å bli skutt ned!
• @Mark – Vel. å prøve å løpe ut er en tull ‘ s ærend; AMRAAM flyr på Mach 4.5 og til og med IR-raketter med kort rekkevidde overstiger lett Mach 3. Hvor etterbrennere hjelper med å gi piloten nok energi til en maks-G-sving i det kritiske øyeblikket til » snu » raketten. Selv da vant du ‘ t vil ha hastigheten i seg selv (F-16 ‘ s beste svinghastighet er rundt 320 knop og dens minimum svingradius er på enda lavere hastighet), men drivkraften for å opprettholde energien din gjennom en svinghastighets sving.
• @IanRingrose – Er du sikker? F-15E og F-16 med belastningsangrep på bakken må ganske mye bruke full etterbrenner for å komme i luften. Hvis motoren måtte fjernes etter hver sortie som en maksimal start etter etterbrenner ble brukt, ville kampberedskapstallene være på toalettet.Jeg kunne forstå motoren som trenger en overhaling etter utvidet bruk av etterbrennere, som for eksempel i en hundekamp, men hvis flyrammen ‘ har blitt utsatt for max-G svinger i en furball, er det mye mer på flyet som må fjernes.
• Vent, hva? 50% er en liten økning? Er det fordi jeg ‘ er en fysiker, ikke en pilot, at jeg synes det er veldig stort? (Selvfølgelig er det for en pilot en betydelig ikke-linearitet av bruken i området nær den maksimale hastigheten til SAM og luft til luftraketter, for å si det i fysiske termer) Når det er sagt, hvis økningen er omtrent til kraften av 5, det er ganske mye.

Ved å bruke etterbrenneren injiseres drivstoff i nedstrøms turbinen. Utgangshastigheten blir høyere -> Mer skyvekraft.

Sammenligning av den genererte skyvekraften i en F / A-18C Hornet:

• Maksimal skyvekraft uten etterbrenner 10440 daN (hver 5 «220 daN )
• Maksimal trykk med etterbrenner 15,660 daN (hver 7 «830 daN)

(F / A-18C Hornet bruker 2 General Electric F404-GE-402 turbofans)

Noen fly trenger etterbrenneren for å nå supersonisk hastighet fordi den «normale» bruken av jetturbinen ikke genererer nok trykk. Bruk av turbinen i «normal» modus (uten etterbrenner) kalles også «militærmakt «eller» tørr «. Bruk av turbinen med etterbrenner kalles også» full kraft «eller» våt «.

Fra denne wikipedia-artikkelen. :

På grunn av deres høye drivstofforbruk n, etterbrennere brukes vanligvis så lite som mulig; et bemerkelsesverdig unntak er Pratt & Whitney J58-motoren som brukes i SR-71 Blackbird. Etterbrennere brukes vanligvis bare når det er viktig å ha så mye trykk som mulig. Dette inkluderer under start fra korte rullebaner, assistering av katapultoppskytninger fra hangarskip og under luftkampsituasjoner.

Det stemmer at en jagerfly sjelden engasjerer seg i etterbrenning fordi den bruker ekstreme mengder drivstoff. Noen ganger opp til faktor 10 til vanlig drivstoffbruk. Det er også derfor de ikke bruker det hele tiden: Driftens rekkevidde til kampflyet reduseres drastisk ved å bruke etterbrenneren. .

Piloten kan bruke etterbrenneren i forskjellige trinn for å finne det perfekte forholdet mellom drivstofforbruk / hastighet / rekkevidde ..

Kilde (på engelsk): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

Kommentarer

• Jeg måtte slå opp hva en daN er. For alle andre som er forvirret, er » da » forkortelsen for det metriske prefikset » deca » (også » deka «), som betyr en faktor på 10. (Takk Wikipedia !) Så 1 daN er 10 N. 1 N (N er forkortelsen for Newton) er den metriske kraftenheten som vil akselerere 1 kg masse ved 1 m / s ^ 2, selvfølgelig.

Det er mulig å designe et fly som kan cruise i supersoniske hastigheter uten å bruke etterbrennere (for eksempel Concorde, det britiske TSR-2 streik / rekognoseringsflyet og Tu-144). Den aerodynamiske motstandskraften er høyere ved transoniske hastigheter enn ved overlyd, og bruk av etterbrennere for å akselerere gjennom transonic hastighetsområde qucker kan faktisk redusere den totale drivstoffforbrenningen. Det var definitivt tilfelle for Concorde. Etterbrennerne ble også brukt til å forkorte startrullen på Concorde.

De fleste jetfighters er ikke designet for «effektiv supersonisk cruising i en rett linje med konstant hastighet», så supersonisk flyging uten etterbrennere er ikke hoveddesignet. hensyn.

Kommentarer

• Det er også den berømte SR-71 Blackbird som cruise på Mach 3 og raskere … Etterbrenneren fra 2 Pratt & Whitney J58-turbiner brukes veldig ofte og lenge. Men dette flyet er designet for å operere i høye høyder og i høye hastigheter (opp til Mach 3.36)
• » De fleste jetfighters er ikke designet for effektiv supersonisk cruising i en rett linje med konstant hastighet, så supersonisk flyging uten etterbrennere er ikke hoveddesignhensynet. » Det var sant helt til et sted mellom generasjon 4.5 og 5 i fighter design. Supercruise er et designkrav for de fleste av de banebrytende krigerne de siste ti årene, inkludert Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA og Chengdu J-20, selv når radarstealth ikke er et primært krav.

Jeg fløy B-1B i 7 år. Jeg har også hatt flyreiser i F -15 og F-16. B-1 har 4 etterbrennere, men mye mer gass enn krigerne, så jeg måtte sjelden holde meg utenfor brenneren på grunn av drivstoff. Det er mange grunner til å minimere bruk av brennere, skjønt:

1. Operasjonelt gjør AB deg godt synlig for alle. Om natten setter du søkelyset på deg selv. På dagtid kan alle på bakken hører deg. IR-sensorer finner deg raskt og enkelt, og enda lavere tech-IR-raketter foretrekker brenneren din fremfor bluss.

2. Det ekstra 50% utenfor milkraft er faktisk veldig mye. Når du bruker brenner, trenger du ikke det lenge. B-1 kan akselerere i full AB fra .8 til .95 mach på bare noen få sekunder. Operasjonelt trenger du bare ikke AB så mye eller ofte. Hvis du prøver å beseire et rakett, vil du først bruke overflødig hastighet for å redusere svinghastigheten. B-1 kan opprettholde svinghastighet uten brenner siden det er relativt lavt g. En fighter på 7+ g vil trenge litt brenner for å opprettholde energi, spesielt i svingerhastighet, men siden den kan snu 90+ grader på bare noen få sekunder, trenger den ikke mye eller noen brenner. Uansett, i en sving for å beseire en radarmissil, siden IR-missiler oppdager «passivt», noe som betyr at det er liten eller ingen advarsel, vil en pilot ofte anta at det er en varmesøker i luften når han snur seg for å beseire et radarmissil og vil uansett unngå brenner. li>

3. Nærkamp til lufthundekamp er en av de få gangene et kampfly trenger utvidet brenner. I kampkamp er energiledelse veldig viktig. Ingen ønsker å være i den tapende enden. Få for lav flyhastighet, og strålen din blir for treg, og du taper, så jagerpiloter vil bruke den brenneren de trenger for å holde trusselen utenfor halen og vinne kampen. Også i B-1, i fighteravskjæringsøvelser, var det da vi pleide å bruke mer brenner. Vi pleide å bruke den til å akselerere raskt for å komplisere fighterens avlytting, og i noen tilfeller å bugge ut med en fighter på halen.

4. Det andre regimet der brenneren bruker er hyppig er start. Dette er statistisk sett en av de farligste fasene i flyet, og når flyhastigheten når raskt, minimeres faren. Når jeg fløy, tok B-1 alltid av i brenneren – ikke sikker nå. Jagerfly kan under visse forhold start i milkraft, men jeg har sjelden sett det.

5. Bruk av brennere i amerikanske jetfly TILLEGG IKKE VESENTLIGT TIL NØDVENDIG VEDLIKEHOLD OG SKADER IKKE MOTORENE. Plakaten som nevnte kan ha sett noe på MIG-25, som vil ødelegge motorene i høyhastighetsflyging. Antagelig har andre sovjetiske krigere noen vedlikeholdsproblemer med bruk av brenner, men amerikanske kampfly er bygget for å benytte brennere når det trengs uten å skade motorene.

6. Høyde er et veldig viktig punkt, da brennerens drivstoffstrøm vil reduseres med høyden. I tynn luft er det mindre oksygen tilgjengelig for forbrenning, så drivstoffkontrollene må justeres deretter. Som forrige plakat skrev, skaper tynnere luft mindre luftmotstand, noe som gjør det lettere å gå raskt. Men … som kommersiell pilot i dag har jeg fløyet med mange tidligere jagerpiloter, og når vi kommer til å snakke om det, har få av oss brukt tid over 40.000 fot. Det høyere servicetaket er en fin stat for entreprenøren. salgsteam, men det er sjelden en operativ grunn, og mange dårlige ting kan skje (som motorstopp og fysiologiske kriser) oppe på 40-tallet.

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

Rull ned der er noen nyttige grafer som kan gi deg en ide. AB øker eksotemperaturen og muliggjør dermed en økning i eksoshastigheten. I henhold til aktuatordiskteori betyr dette at flykraften ved MAX vil være nærmere det statiske tallet enn i flykraften på MIL for en gitt hastighet. Derfor kan en F-15 ved 40K ft bare fly til M0,95 på MIL, men kan gjøre M2,5 ved MAX med bare en 63% økning til statisk trykk.

Svaret er at det avhenger av høyden din. Mye.

For eksempel vil jeg ta en F -16 siden jeg spurte dette til noen som identifiserte seg selv som en tidligere F-16 mannskapssjef online: En F-16 som flyr med full militær skyvekraft på havnivå, bruker omtrent like mye drivstoff som full etterbrenner ved FL400 (40000ft). Ved F-16 servicetak på FL500 vil full etterbrenning bruke ganske mye mindre drivstoff enn militær skyvekraft på havnivå.

Så langt opp i høy, full etterbrenning kan være brukbar i enda 30 minutter hvis klatring gjøres effektivt, og den store senterlinjen ble brukt. Slik kan F-16 faktisk nå Mach 2. Det vil ta en stund på etterbrenneren å akselerere så mye.

Dette betyr også at full etterbrenner ikke vil produsere så mye ekstra skyvekraft, men siden luften er så tynn, vil den ha en ganske betydelig effekt i den oppnådde reelle hastigheten.