Co to jest dopalacz i jak długo może latać odrzutowiec na dopalaczu?

Dopalacz to wtórny układ spalania, który spala dodatkowe paliwo za komorą spalania, aby jeszcze bardziej zwiększyć ciąg kosztem znacznie większego zużycia paliwa.

To jest Pratt & Turbofan dopalający Whitney F100, którego warianty napędzają flotę F-15 i F-16 USAF czwartej generacji:

Ostatnia rzecz wyglądająca na szprychę tuż za żebrami turbiny, plus cała przestrzeń ween rdzenia turbiny i dyszy wydechowej, jest dopalaczem. W tym obszarze paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do strumienia spalin z rdzenia turbiny, gdzie wystarczy ciepło z powietrza opuszczającego rdzeń, aby go zapalić. To dodatkowe ciśnienie zwiększa ciąg wytwarzany przez turbinę.

Jednak jak powiedziałem, kompromisem jest zwiększone zużycie paliwa, czasami zwykle dramatycznie. F-16 przy pełnej mocy wojskowej i na małych wysokościach spala około 8000 funtów paliwa na godzinę, co przy konfiguracji z pełnym zbiornikiem zrzutowym daje mu około 2 godzin czasu lotu. Podczas rejsu na większych wysokościach czas lotu można dodatkowo wydłużyć, ponieważ zarówno wyższa wysokość i niższe ustawienie przepustnicy (około 80%) zmniejszają natężenie przepływu paliwa nawet o 40% w porównaniu z lotami na małej wysokości.

W pełnym dopalaczu na małych wysokościach F-16 może spalić ponad 64 000 funtów na godzinę Przy pełnym otwarciu przepustnicy amerykański wariant F-16 z maksymalnymi zewnętrznymi zbiornikami paliwa ma około 20 minut do osiągnięcia rezerw awaryjnych (co wystarczyłoby na dodatkową minutę przy pełnym dopalaczu). Przyrost prędkości jest minimalny; F-16 pływa z prędkością między 450-550 węzłów, podczas gdy pełny dopalacz zwiększa tę wartość tylko do około 700-800 węzłów przy typowym obciążeniu spodu. Spalając 8 razy więcej paliwa, uzyskujesz około 50% przyspieszenia.

Komentarze

• F-22 może przelecieć z nadciśnieniem z powodu wielu czynników projektowych. Dwa duże to wewnętrzne komory uzbrojenia ' płatowca, które pozwalają samolotowi być gotowym do misji bez żadnych twardych punktów z amunicją zewnętrzną wytwarzającą opór, a także zwiększają zakres osiągów silnika dzięki zastosowaniu zmienne obejście (silnik może przełączyć się z niskiego obejścia turbofan na czysty silnik turboodrzutowy na większych wysokościach i prędkościach powietrza, gdzie czysty odrzutowiec jest bardziej wydajny). F-15 i F-16 mogą wykonywać superkrupy – ledwo – w czystej konfiguracji, ale byłoby to mało przydatne w walce, ponieważ jedyną bronią wewnętrzną jest Vulcan 20 mm.
• Również użycie dopalacza często skutkuje w silniku, który trzeba wyłączyć i odbudować! Jeszcze lepiej niż zestrzelenie!
• @Mark – No cóż. próba prześcignięcia jednego jest głupim ' zadaniem; AMRAAM leci z prędkością 4,5 Macha, a nawet rakiety podczerwieni krótkiego zasięgu z łatwością przekraczają Mach 3, gdzie dopalacze pomagają w dostarczeniu pilotowi energii wystarczającej do wykonania skrętu max-G w krytycznym momencie do ” odpalić ” pocisk. Nawet wtedy wygrałeś ', nie chcesz prędkości jako takiej (F-16 ' ma najlepszą prędkość skrętu około 320 węzłów, a jej minimalne promień skrętu jest jeszcze niższy), ale ciąg, aby utrzymać energię podczas zakrętu z prędkością narożną.
• @IanRingrose – Czy na pewno? F-15E i F-16 z wyposażeniem do ataku naziemnego muszą w zasadzie używać pełnego dopalacza, aby dostać się w powietrze. Gdyby silnik musiał zostać rozebrany po każdym locie, w którym użyto maksymalnego startu dopalacza, wskaźniki gotowości bojowej byłyby w toalecie.Rozumiem, że silnik wymaga remontu po dłuższym używaniu dopalacza, na przykład podczas walki powietrznej, ale jeśli płatowiec ' został poddany maksymalnym obrotom w furballu, jest dużo więcej w samolocie, który trzeba rozebrać.
• Czekaj, co? 50% to niewielki wzrost? Czy to dlatego, że ' jestem fizykiem, a nie pilotem, uważam za naprawdę duży? (Oczywiście dla pilota występuje znaczna nieliniowość użyteczności w zakresie bliskim maksymalnej prędkości pocisków SAM i powietrze-powietrze, mówiąc w kategoriach fizycznych) To powiedziawszy, jeśli wzrost będzie z grubsza równy mocy 5, to całkiem sporo.

Dopalacz wtryskuje paliwo do za turbiną. Prędkość przy wyjściu rośnie -> Większy ciąg.

Porównanie generowanego ciągu w F / A-18C Hornet:

• Maksymalny ciąg bez dopalacza 10440 daN (każdy 5 „220 daN )
• Maksymalny ciąg z dopalaczem 15,660 daN (każdy 7 „830 daN)

(F / A-18C Hornet wykorzystuje 2 turbofany General Electric F404-GE-402)

Niektóre samoloty potrzebują dopalacza, aby osiągnąć prędkość ponaddźwiękową, ponieważ „normalne” użycie turbiny odrzutowej nie generuje wystarczającego ciągu. Używanie turbiny w trybie „normalnym” (bez dopalacza) jest również nazywane „siłą wojskową” „lub” na sucho „. Używanie turbiny z dopalaczem jest również nazywane” pełną mocą „lub” mokrą „.

Z tego artykułu w Wikipedii :

Ze względu na wysokie zużycie paliwa n, dopalacze są zwykle używane w jak najmniejszym stopniu; godnym uwagi wyjątkiem jest silnik Pratt & Whitney J58 używany w SR-71 Blackbird. Dopalacze są zwykle używane tylko wtedy, gdy ważne jest, aby uzyskać jak największy ciąg. Obejmuje to starty z krótkich pasów startowych, pomoc w wystrzeliwaniu katapulty z lotniskowców oraz podczas walk powietrznych.

Prawdą jest, że myśliwiec rzadko atakuje dopalacz, ponieważ zużywa ekstremalne ilości paliwa. Czasami nawet do współczynnika 10 w stosunku do normalnego zużycia paliwa. Dlatego też nie używają go przez cały czas: Zasięg działania myśliwca jest drastycznie zmniejszony przez użycie dopalacza .

Pilot może używać dopalacza na różnych etapach, aby znaleźć idealny stosunek zużycia paliwa / prędkości / zasięgu.

Źródło (w języku angielskim): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

Komentarze

• Musiałem sprawdzić czym jest daN. Dla każdego, kto jest zdezorientowany, ” da ” to skrót przedrostka metryki ” deca ” (również ” deka „), co oznacza współczynnik 10. (Dzięki Wikipedia !) Więc 1 daN to 10 N. 1 N (N to skrót Newton) to metryczna jednostka siły, która przyspieszy 1 kg masa przy 1 m / s ^ 2, oczywiście.

Istnieje możliwość zaprojektowania samolotu które mogą podróżować z prędkością ponaddźwiękową bez używania dopalaczy (na przykład Concorde, brytyjski samolot uderzeniowo-rozpoznawczy TSR-2 i Tu-144). Aerodynamiczna siła oporu jest wyższa przy prędkościach transsonicznych niż przy prędkościach naddźwiękowych, a użycie dopalaczy do przyspieszania w transonicznym zakresie prędkości qucker może w rzeczywistości zmniejszyć całkowite spalanie paliwa. Tak było z pewnością w przypadku Concorde. Dopalacze były również używane do skrócenia rozbiegu podczas startu w Concorde.

Większość myśliwców odrzutowych nie jest zaprojektowana do „wydajnego lotu naddźwiękowego w linii prostej ze stałą prędkością”, więc lot naddźwiękowy bez dopalaczy nie jest głównym projektem. rozważania.

Komentarze

• Jest też słynny SR-71 Blackbird, który pływa z prędkością 3 Macha i większą … Dopalacz z 2 Pratt & Turbiny Whitney J58 są używane bardzo często i długo. Ale ten samolot jest przeznaczony do operowania na dużych wysokościach i przy dużych prędkościach (do 3,36 macha)
• ” Większość myśliwców odrzutowych nie jest zaprojektowana do wydajnego naddźwiękowy przelot po linii prostej ze stałą prędkością, więc lot naddźwiękowy bez dopalaczy nie jest głównym rozważaniem projektowym. ” Tak było do czasu pomiędzy 4.5 a 5 generacją myśliwca projekt. Supercruise to wymóg konstrukcyjny większości najnowocześniejszych myśliwców ostatnich dziesięciu lat, w tym Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA i Chengdu J-20, nawet jeśli niewidzialność radaru nie jest podstawowym wymogiem.

Latałem B-1B przez 7 lat. Miałem też loty w F -15s i F-16s. B-1 ma 4 dopalacze, ale dużo więcej gazu niż myśliwce, więc rzadko musiałem pozostawać poza palnikiem z powodu paliwa. Jest jednak wiele powodów, aby zminimalizować użycie palnika:

1. Pod względem operacyjnym AB sprawia, że jesteś bardzo widoczny dla wszystkich. W nocy skupiasz się na sobie. W ciągu dnia każdy na ziemi może usłyszą cię. Czujniki podczerwieni odnajdą cię szybko i łatwo, a nawet pociski o niższej technologii IR będą wolały twój palnik niż flary.

2. To dodatkowe 50% mocy powyżej mil to w rzeczywistości bardzo dużo. Kiedy używasz palnika, nie potrzebujesz go długo. B-1 mógł przyspieszyć w pełnym AB od 0,8 do 0,95 macha w zaledwie kilka sekund. Operacyjnie po prostu nie potrzebujesz tak dużo ani często AB. Jeśli próbujesz pokonać pocisk, najpierw użyjesz nadmiernej prędkości, aby zmniejszyć prędkość do prędkości w zakrętach. B-1 może utrzymać prędkość w zakrętach bez spalenia, ponieważ jest na stosunkowo niskim g. Myśliwiec ważący 7+ g będzie potrzebował jakiegoś palnika, aby utrzymać energię, zwłaszcza przy prędkości na zakrętach, ale ponieważ może obrócić się o 90+ stopni w zaledwie kilka sekund, nie potrzebuje dużo ani żadnego palnika. Niezależnie od tego, z kolei pokonuje pocisk radarowy, ponieważ pociski IR wykrywają „pasywnie”, co oznacza, że jest mało lub nie ma żadnego ostrzeżenia, pilot często zakłada, że w powietrzu znajduje się poszukiwacz ciepła, gdy obraca się, aby pokonać pocisk radarowy, i i tak będzie unikać palnika.

3. Bliskie starcia powietrzne to jeden z nielicznych przypadków, w których samolot bojowy wymaga przedłużonego palnika. W walce myśliwskiej bardzo ważne jest zarządzanie energią. Nikt nie chce być na przegranym końcu. Zmniejsz prędkość, a twój odrzutowiec skręci zbyt wolno i przegrasz, więc piloci myśliwców użyją dowolnego palnika, którego potrzebują, aby odeprzeć zagrożenie i wygrać walkę. Również w B-1, w ćwiczeniach przechwytujących myśliwce, używaliśmy więcej spalacza. Zwykle używaliśmy go do szybkiego przyspieszania, aby komplikować przechwycenie myśliwca, a w niektórych przypadkach do błędu z myśliwcem na naszym ogonie.

4. Inny reżim, w którym używa się palnika jest częstym startem. Jest to statystycznie jedna z najniebezpieczniejszych faz lotu, a osiągnięcie prędkości lotu szybko minimalizuje zagrożenie. Kiedy leciałem, B-1 zawsze startował w palniku – teraz nie jestem pewien. Myśliwce mogą w pewnych warunkach start w milach, ale rzadko go widywałem.

5. Użycie palnika w amerykańskich samolotach ABSOLUTNIE NIE DODATKOWO WYMAGAJĄCYCH KONSERWACJI I NIE SZKODZI SILNIKÓW. Plakat, który wspomniał, że mógł widzieć coś na MIG-25, co zniszczy jego silniki w locie z dużą prędkością. Przypuszczalnie inne radzieckie myśliwce mają pewne problemy z konserwacją przy użyciu palnika, ale amerykańskie samoloty bojowe są budowane tak, aby w razie potrzeby używać palnika bez uszkadzania silników.

6. Wysokość jest bardzo ważna, ponieważ przepływ paliwa w palniku będzie się zmniejszał wraz z wysokością. W rozrzedzonym powietrzu jest mniej tlenu do spalania, więc kontrole paliwa muszą się odpowiednio dostosować. Jak napisano na poprzednim plakacie, cieńsze powietrze powoduje mniejszy opór, co ułatwia szybką jazdę. Ale … jako pilot komercyjny dzisiaj latałem z wieloma byłymi pilotami myśliwców i ilekroć o tym mówimy, niewielu z nas spędzało czas powyżej 40 000 stóp. Wyższy pułap usług to dobra statystyka dla wykonawcy zespoły sprzedaży, ale rzadko istnieje powód operacyjny i w latach 40. może się zdarzyć wiele złych rzeczy (takich jak zgaśnięcie silnika i awarie fizjologiczne).

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

Przewiń w dół, aby zobaczyć kilka przydatnych wykresów, które mogą dać ci pewien pomysł. AB zwiększa temperaturę spalin, a tym samym pozwala na zwiększenie prędkości spalin. Zgodnie z teorią tarczy siłownika oznacza to, że ciąg w locie przy MAX będzie bliższy wartości statycznej niż w ciągu lotu przy MIL dla dowolnej prędkości. To dlatego F-15 na 40 km ft może latać tylko na M0,95 na MIL, ale może lecieć na M2,5 na MAX z tylko 63% wzrostem ciągu statycznego .

Odpowiedź jest taka, że zależy to od wysokości. Bardzo dużo.

Na przykład wezmę F -16, ponieważ zapytałem o to kogoś, kto przedstawił się w Internecie jako były szef załogi F-16: F-16 lecący z pełnym ciągiem wojskowym na poziomie morza zużywa mniej więcej tyle samo paliwa, co pełny dopalacz na poziomie FL 400 (40000 stóp). Przy pułapie serwisowym F-16 FL500, pełny dopalacz będzie zużywał nieco mniej paliwa niż ciąg wojskowy na poziomie morza.

Tak więc wysoko, pełny dopalacz może być użyteczny nawet przez 30 minut, jeśli wspinaczka odbywa się sprawnie i zastosowano duży zbiornik zrzutowy na linii środkowej. W ten sposób F-16 może faktycznie osiągnąć 2. Macha. Dopiero po włączeniu dopalacza tak duże przyspieszenie zajmie chwilę.

Oznacza to również, że pełny dopalacz nie wytworzy tak dużo dodatkowego ciągu, ale ponieważ powietrze jest tak rozrzedzone, będzie to miało całkiem znaczący wpływ na uzyskiwaną rzeczywistą prędkość.