Wat is een naverbrander en hoe lang kan een straalvliegtuig vliegen op een naverbrander?

Een naverbrander is een secundair verbrandingssysteem dat extra brandstof verbrandt stroomafwaarts van de verbrandingskamer, om de stuwkracht verder te verhogen ten koste van een veel hoger brandstofverbruik.

Dit is de Pratt & Whitney F100 turbofan met naverbranding, waarvan varianten de vierde generatie F-15s en F-16s van de USAF aandrijven:

Het laatste spaakachtige ding net voorbij de turbinevinnen, plus alle ruimte die is ingezet tussen de turbinekern en de uitlaatpijp, is de naverbrander. In dit gebied wordt brandstof rechtstreeks in de uitlaatstroom van de turbinekern gesproeid, waar de warmte van de lucht die de kern verlaat voldoende is om deze te ontsteken. Deze extra druk draagt bij aan de stuwkracht die door de turbine wordt geproduceerd.

Zoals ik al zei, is de afweging een verhoogd brandstofverbruik, soms meestal dramatisch. De F-16 op volle militaire kracht en lage hoogten verbrandt ongeveer 8000 pond brandstof per uur, wat met een volledige droptank configuratie ongeveer 2 uur vliegtijd geeft. Cruisen op grotere hoogten kan die vliegtijd verder worden verlengd aangezien zowel de grotere hoogte en de lagere gasklepstand (ongeveer 80%) verminderen het brandstofdebiet tot 40% vergeleken met vluchten op lage hoogte.

In volledige naverbrander op lage hoogte kan de F-16 meer dan 64.000 pond per uur Bij volgas heeft een Amerikaanse variant F-16 met maximale externe brandstofvoorraad ongeveer 20 minuten tot hij op noodreserves staat (wat bij volle naverbrander maar een minuut of zo zou duren). De snelheidswinst is minimaal; de F-16 vaart tussen de 450-550 knopen, terwijl de volledige naverbrander dat alleen maar verhoogt tot ongeveer 700-800 knopen met een typische underwing-loadout. Dus als je 8 keer zoveel brandstof verbrandt, krijg je een snelheidsboost van ongeveer 50%.

Opmerkingen

• De F-22 kan supercruisen dankzij een aantal van ontwerpfactoren. De twee belangrijkste zijn de interne wapenruimten van het casco ‘ waardoor het vliegtuig klaar is voor missies zonder luchtweerstand-producerende externe munitie-hardpoints, en waarbij de prestaties van de motor toenemen door het gebruik van variabele bypass (de motor kan overschakelen van een low-bypass turbofan naar een pure turbojet op grotere hoogte en luchtsnelheden waar de pure jet efficiënter is). De F-15 en F-16 kunnen – nauwelijks – supercruisen in een nette configuratie, maar dat zou weinig nut hebben in gevechten, aangezien het enige interne wapen de Vulcan 20 mm is.
• Ook het gebruik van de naverbrander is vaak het resultaat. in de motor moet worden uitgeschakeld en opnieuw opgebouwd! Nog beter dan neergeschoten worden!
• @Mark – Nou. proberen om er een te ontlopen is een dwaas ‘ s boodschap; de AMRAAM vliegt met Mach 4.5 en zelfs IR-raketten voor korte afstand overschrijden gemakkelijk Mach 3. Waarbij naverbranders helpen de piloot genoeg energie te geven voor een max-G-draai op het kritieke moment naar ” out-turn ” de raket. Zelfs dan heb je ‘ niet de snelheid per se willen (de beste draaisnelheid van de F-16 ‘ is ongeveer 320 knopen en het minimum draaicirkel is op nog lagere snelheid), maar de stuwkracht om je energie vast te houden door een bocht in de luchtsnelheid.
• @IanRingrose – Weet je het zeker? F-15Es en F-16s met uitrustingen voor grondaanvallen moeten vrijwel de volledige naverbrander gebruiken om in de lucht te komen. Als de motor zou moeten worden gestript na elke vlucht waarbij een maximale start van de naverbrander werd gebruikt, zouden de gevechtsgereedheidscijfers in het toilet liggen.Ik kon begrijpen dat de motor een revisie nodig had na langdurig gebruik van de naverbrander, zoals in een luchtgevecht, maar als het casco ‘ s is onderworpen aan max-G-omwentelingen in een furball, is er veel meer over het vliegtuig dat gestript moet worden.
• Wacht, wat? 50% is een kleine stijging? Is het omdat ik ‘ een natuurkundige ben en geen piloot, dat ik dat erg groot vind? (Natuurlijk is er voor een piloot een significante niet-lineariteit van het nut in het bereik dat dicht bij de maximale snelheid van SAM en lucht-luchtraketten ligt, om het in fysische termen te zeggen) Dat gezegd hebbende, als de toename ongeveer overeenkomt met het vermogen van 5, dat is best veel.

Door gebruik te maken van de naverbrander wordt brandstof in de stroomafwaarts van de turbine. Uitgangssnelheid wordt hoger -> Meer stuwkracht.

Vergelijking van de gegenereerde stuwkracht in een F / A-18C Hornet:

• Maximale stuwkracht zonder naverbrander 10.440 daN (elk 5 “220 daN )
• Maximale stuwkracht met naverbrander 15.660 daN (elk 7 “830 daN)

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

Sommige vliegtuigen hebben de naverbrander nodig om supersonische snelheid te bereiken omdat het “normale” gebruik van de straalturbine niet genoeg stuwkracht genereert. Het gebruik van de turbine in de “normale” modus (zonder naverbrander) wordt ook wel “militaire kracht” genoemd. “of” droog “. Het gebruik van de turbine met naverbrander wordt ook wel” vol vermogen “of” nat “genoemd.

Van dit wikipedia-artikel :

Vanwege hun hoge brandstofverbruik n, naverbranders worden meestal zo min mogelijk gebruikt; een opmerkelijke uitzondering is de Pratt & Whitney J58-engine die wordt gebruikt in de SR-71 Blackbird. Naverbranders worden over het algemeen alleen gebruikt als het belangrijk is om zoveel mogelijk stuwkracht te hebben. Dit omvat tijdens het opstijgen vanaf korte landingsbanen, het assisteren van katapultlanceringen vanaf vliegdekschepen en tijdens luchtgevechtsituaties.

Het is waar dat een straaljager zelden de naverbrander omdat het extreme hoeveelheden brandstof gebruikt. Soms tot een factor 10 ten opzichte van het normale brandstofverbruik. Dat is ook waarom ze het niet altijd gebruiken: het bereik van de straaljager wordt drastisch verminderd door het gebruik van de naverbrander .

De piloot kan de naverbrander in verschillende fasen gebruiken om de perfecte verhouding tussen brandstofverbruik / snelheid / actieradius te vinden.

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

Reacties

• Ik moest opzoeken wat een daN is. Voor iedereen die in de war is, is ” da ” de afkorting voor het metrische voorvoegsel ” deca ” (ook ” deka “), wat een factor 10 betekent. (Bedankt Wikipedia !) Dus 1 daN is 10 N. 1 N (N is de afkorting voor Newton) is de metrische krachteenheid die een 1 kg zal versnellen massa op 1 m / s ^ 2, natuurlijk.

Het is mogelijk om een vliegtuig te ontwerpen die met supersonische snelheden kunnen cruisen zonder naverbranders te gebruiken (bijvoorbeeld Concorde, het Britse TSR-2 aanvals- / verkenningsvliegtuig en de Tu-144). De aerodynamische weerstand is hoger bij transsone snelheden dan bij supersonische, en het gebruik van naverbranders om door het transsone snelheidsbereik qucker te versnellen, kan de totale brandstofverbranding zelfs verminderen. Dat was zeker het geval voor Concorde. De naverbranders werden ook gebruikt om de startrol op de Concorde te verkorten.

De meeste straaljagers zijn niet ontworpen voor “efficiënt supersonisch cruisen in een rechte lijn met constante snelheid”, dus supersonische vlucht zonder naverbranders is niet het belangrijkste ontwerp overweging.

Opmerkingen

• Er is ook de beroemde SR-71 Blackbird die vaart op Mach 3 en sneller … De naverbrander van de 2 Pratt & Whitney J58-turbines worden erg vaak en lang gebruikt. Maar dit vliegtuig is ontworpen om te werken op grote hoogte en met hoge snelheden (tot Mach 3.36)
• ” De meeste straaljagers zijn niet ontworpen voor efficiënte supersonisch cruisen in een rechte lijn met constante snelheid, dus supersonisch vliegen zonder naverbranders is niet de belangrijkste overweging bij het ontwerp. ” Dat gold tot ergens tussen generatie 4.5 en 5 van jager ontwerp. Supercruise is een ontwerpvereiste van de meeste geavanceerde jagers van de afgelopen tien jaar of zo, inclusief de Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA en Chengdu J-20, zelfs als radar stealth geen primaire vereiste is.

Ik heb 7 jaar met B-1B gevlogen. Ik heb ook vluchten gehad in F -15s en F-16s. De B-1 heeft 4 naverbranders, maar veel meer gas dan de jagers, waardoor ik vanwege brandstof zelden uit de brander hoefde te blijven. Er zijn echter veel redenen om het gebruik van de brander te minimaliseren:

1. Operationeel maakt AB je goed zichtbaar voor iedereen. S Nachts zet je jezelf in de schijnwerpers. Overdag kan iedereen op de grond u horen. IR-sensoren zullen u snel en gemakkelijk vinden, en zelfs lagere tech-IR-raketten zullen uw brander verkiezen boven fakkels.

2. Die extra 50% meer dan mil kracht is eigenlijk heel veel. Als je een brander gebruikt, heb je hem niet lang nodig. De B-1 kon in slechts enkele seconden in volledige AB accelereren van .8 naar .95 mach. Operationeel heb je AB niet zo vaak of vaak nodig. Als je een raket probeert te verslaan, ga je eerst overtollige luchtsnelheid gebruiken om de snelheid in de bochten te vertragen. De B-1 kan de snelheid in de bochten behouden zonder brander. het is op relatief lage g. Een jager van 7+ g heeft wat brander nodig om energie vast te houden, vooral in bochten, maar aangezien hij in slechts een paar seconden 90+ graden kan draaien, heeft hij niet veel of geen enkele brander nodig. Hoe dan ook, in een bocht om een te verslaan radarraket, aangezien IR-raketten “passief” detecteren, wat betekent dat er weinig of geen waarschuwing is, zal een piloot vaak aannemen dat er “een hittezoeker in de lucht is wanneer hij zich omdraait om een radarraket te verslaan en zal hij toch brander vermijden.

3. Lucht-lucht-luchtgevechten van dichtbij is een van de weinige keren dat een gevechtsvliegtuig een verlengde brander nodig heeft. In gevechtsgevechten is energiebeheer erg belangrijk. Niemand wil aan de verliezende kant staan. Als je een te lage luchtsnelheid krijgt, draait je jet te langzaam en verlies je, dus jachtpiloten zullen elke brander gebruiken die ze nodig hebben om de dreiging van hun staart af te houden en het gevecht te winnen. Ook in de B-1, bij onderscheppingsoefeningen met jagers, gebruikten we toen meer brander. We hadden de neiging om het te gebruiken om snel te accelereren om het onderscheppen van de jager te bemoeilijken, en in sommige gevallen om af te vliegen met een jager op onze staart.

4. Het andere regime waarbij de brander wordt gebruikt komt vaak voor is het opstijgen. Dit is statistisch gezien een van de gevaarlijkste fasen van de vlucht, en het bereiken van een vliegsnelheid minimaliseert het gevaar snel. Toen ik vloog, steeg de B-1 altijd op in brander – nu niet zeker. Vechters kunnen onder bepaalde omstandigheden opstijgen in mil power, maar ik heb het zelden gezien.

5. Het gebruik van de brander in Amerikaanse jets VOEGT ABSOLUUT NIET BELANGRIJK TOE AAN HET VEREISTE ONDERHOUD EN HEEFT GEEN SCHADE AAN DE MOTOREN. De poster die dat vermeldde, heeft misschien iets gezien op de MIG-25, dat zijn motoren zal vernietigen tijdens vluchten met hoge snelheid. Vermoedelijk hebben andere Sovjetjagers wat onderhoudsproblemen bij het gebruik van branders, maar Amerikaanse gevechtsvliegtuigen zijn gebouwd om brander te gebruiken wanneer dat nodig is zonder de motoren te beschadigen.

6. Hoogte is een heel belangrijk punt, aangezien branderbrandstofstroom zal afnemen met de hoogte. In ijle lucht is er minder zuurstof beschikbaar voor verbranding, dus de brandstofregeling moet zich daarop aanpassen. Zoals de vorige poster schreef, zorgt dunnere lucht voor minder luchtweerstand, waardoor het gemakkelijker wordt om snel te gaan. Maar … als commerciële piloot vandaag heb ik met veel voormalige jachtpiloten gevlogen, en wanneer we erover praten, hebben weinigen van ons tijd boven de 12.000 meter doorgebracht. Het hogere serviceplafond is een mooie stat voor de aannemer verkoopteams, maar er is zelden een operationele reden, en er kunnen veel slechte dingen gebeuren (zoals afslaan van de motor en fysiologische noodsituaties) in de jaren 40.

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

Scroll naar beneden voor een aantal handige grafieken die u een idee kunnen geven. AB verhoogt de uitlaattemperatuur en zorgt zo voor een verhoging van de uitlaatsnelheid. Volgens de actuatorschijftheorie betekent dit dat de stuwkracht tijdens de vlucht bij MAX dichter bij het statische getal zal zijn dan de stuwkracht tijdens de vlucht bij MIL voor een gegeven snelheid. Dat is de reden waarom een F-15 op 40K ft alleen kan vliegen op M0.95 op MIL, maar M2.5 op MAX met slechts 63% toename tot statische stuwkracht.

Het antwoord is: het hangt af van uw hoogte. Veel.

Ik neem bijvoorbeeld een F -16 sinds ik dit vroeg aan iemand die zich online identificeerde als voormalig F-16 crew chief: een F-16 die met volledige militaire stuwkracht op zeeniveau vliegt, verbruikt ongeveer evenveel brandstof als een volledige naverbrander op FL400 (40000 ft). Bij het F-16-serviceplafond van FL500 zal de volledige naverbrander behoorlijk wat minder brandstof verbruiken dan de militaire stuwkracht op zeeniveau.

Dus helemaal hoog kan een volledige naverbrander zelfs 30 minuten bruikbaar zijn als de klimmen is efficiënt gedaan en de grote middellijn drop tank werd gebruikt. Dat is hoe de F-16 daadwerkelijk Mach 2 kan bereiken. Het zal even duren op de naverbrander om zoveel te versnellen.

Dit betekent ook dat een volledige naverbrander niet zoveel extra stuwkracht zal produceren, maar aangezien de lucht zo dun is, zal het een behoorlijk substantieel effect hebben bij de verkregen werkelijke luchtsnelheid.