Ce este un arzător și cât timp poate zbura un jet pe arzător?

Un post-arzător este un sistem secundar de ardere care arde combustibil suplimentar în aval de camera de ardere, pentru a crește în continuare forța în detrimentul unui consum mult mai mare de combustibil.

Acesta este Pratt & Turbo-ventilator Whitney F100, ale cărui variante alimentează flota SUA de generația a 4-a de F-15 și F-16:

Ultimul lucru cu aspect de vorbire chiar dincolo de aripioarele turbinei, plus tot pariul spațial când miezul turbinei și duza de evacuare este arzătorul. În această zonă, combustibilul este pulverizat direct în fluxul de evacuare de la miezul turbinei, unde căldura din aerul care părăsește miezul este suficientă pentru a-l aprinde. Această presiune suplimentară se adaugă la forța produsă de turbină.

Așa cum am spus, totuși, compromisul este un consum crescut de combustibil, uneori de obicei dramatic. F-16 la putere militară completă și la altitudini mici arde aproximativ 8000 de kilograme de combustibil pe oră, ceea ce, cu o configurație completă a rezervorului de picături, îi conferă aproximativ 2 ore „timp de zbor. Navigând la altitudini mai mari, acel timp de zbor poate fi extins și mai mult, atât altitudinea mai mare și reglajul inferior al clapetei de accelerație (aproximativ 80%) reduc debitul de combustibil cu până la 40% față de zborul la altitudine mică.

În post-arzătorul complet la altitudini mici, F-16 poate arde peste 64.000 de lire pe oră. La accelerație maximă, o variantă americană F-16 cu depozite de combustibil externe maxime are aproximativ 20 de minute până când se află în rezervele de urgență (care ar dura doar un minut în plus la arzătorul complet). Câștigul de viteză este minim; croaziere F-16 între 450-550 de noduri, în timp ce post-arzătorul complet crește doar la aproximativ 700-800 de noduri cu o încărcare tipică sub aripi. Deci, arzând de 8 ori combustibilul, veți obține o creștere a vitezei de aproximativ 50%.

Comentarii

• F-22 poate supracrucește din cauza unui număr a factorilor de proiectare. Cele două mari sunt celulele ‘ ale armăturii aeriene care permit aeronavei să fie pregătite pentru misiune, fără puncte dure de muniție externă și să crească performanța motorului prin utilizarea bypass variabil (motorul poate trece de la un turboventilator cu bypass redus la un turboreactor pur la altitudini mai mari și viteze de aer în care jetul pur este mai eficient). F-15 și F-16 pot supraîncrucișa – abia – într-o configurație curată, dar asta ar fi de puțin folos în luptă, deoarece singura armă internă este Vulcan 20mm.
• De asemenea, folosirea arzătorului secundar rezultă adesea motorul trebuie să fie declanșat și reconstruit! Mai bine decât să fii doborât!
• @Mark – Ei bine. încercarea de a depăși unul este o comisie nebună ‘; AMRAAM zboară la Mach 4.5 și chiar rachetele IR cu rază scurtă de acțiune depășesc cu ușurință Mach 3. În cazul în care arzătoarele ajută este să ofere pilotului suficientă energie pentru o rotație max-G în momentul critic la ” scoateți racheta „. Chiar și atunci nu ați câștigat ‘ nu doriți viteza în sine (cea mai bună rată de viraj F-16 ‘ este de aproximativ 320 de noduri și minimul său raza de virare este cu o viteză și mai mică), dar forța de a vă menține energia printr-o viraj de colț la viteză de aer.
• @IanRingrose – Sunteți sigur? F-15Es și F-16 cu încărcături de atac la sol trebuie să folosească cam arzătorul complet pentru a intra în aer. Dacă motorul ar fi trebuit să fie deconectat după fiecare ieșire în care s-a folosit o decolare maximă după arzător, numerele de pregătire pentru luptă ar fi în toaletă.Aș putea înțelege motorul care are nevoie de o revizie după utilizarea arzătorului prelungit, cum ar fi într-o luptă de câini, dar dacă celula ‘ a fost supusă virajelor max-G într-o minge de fură, există multe mai multe pe avionul care trebuie dezbrăcat.
• Așteptați, ce? 50% este o mică creștere? Pentru că eu ‘ sunt fizician, nu pilot, mi se pare atât de mare? (Desigur, pentru un pilot există o neliniaritate semnificativă a utilității în intervalul apropiat de viteza maximă a rachetelor SAM și aer-aer, ca să spunem în termeni fizici) Acestea fiind spuse, dacă creșterea este aproximativ la putere din 5, asta este destul de mult.

Prin utilizarea arzătorului, combustibilul este injectat în în aval de turbină. Viteza de ieșire devine mai mare -> Mai multă forță.

Comparația forței generate într-un Hornet F / A-18C:

• Forța maximă fără postcombustibil 10,440 daN (fiecare 5 „220 daN )
• Puls maxim cu postcombustibil 15.660 daN (fiecare 7 „830 daN)

(Hornet-ul F / A-18C folosește 2 turbine General Electric F404-GE-402)

Unele avioane au nevoie de arzător pentru a atinge viteza supersonică, deoarece utilizarea „normală” a turbinei cu jet nu generează suficientă forță. Utilizarea turbinei în modul „normal” (fără arzător) este numită și „putere militară” „sau” uscat „. Utilizarea turbinei cu post-arzător este numită și” putere maximă „sau” umed „.

Din acest articol Wikipedia :

Datorită consumului ridicat de combustibil n, arzătoarele postale sunt de obicei utilizate cât mai puțin posibil; o excepție notabilă este motorul Pratt & Whitney J58 utilizat în SR-71 Blackbird. Postcombustibilele sunt utilizate în general numai atunci când este important să aveți cât mai multă forță posibilă. Aceasta include în timpul decolărilor de pe piste scurte, asistarea lansărilor de catapultă de la portavioane și în situații de luptă aeriană.

Este adevărat că un avion de luptă se angajează rar la arzător după ce folosește cantități extreme de combustibil. Uneori până la factorul 10 la consumul normal de combustibil. De aceea, nu îl folosesc tot timpul: Gama de operare a avionului de luptă este redusă drastic prin utilizarea arzătorului .

Pilotul poate folosi arzătorul în diferite etape pentru a găsi raportul perfect între consumul de combustibil / viteza / interval ..

Sursă (în engleză): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

Comentarii

• A trebuit să mă uit în sus ce este un daN. Pentru oricine este confuz, ” da ” este abrevierea pentru prefixul metric ” deca ” (de asemenea, ” deka „), ceea ce înseamnă un factor de 10. (Mulțumesc Wikipedia !) Deci 1 daN este 10 N. 1 N (N este abrevierea pentru Newton) este unitatea metrică de forță care va accelera 1 kg masă la 1 m / s ^ 2, desigur.

Este posibil să proiectezi o aeronavă care poate face o croazieră la viteze supersonice fără a utiliza post-arzătoare (de exemplu Concorde, avionul britanic TSR-2 de atac / recunoaștere și Tu-144) Forța de tracțiune aerodinamică este mai mare la viteze transonice decât atunci când este supersonică, iar utilizarea arzătoarelor ulterioare pentru a accelera prin intervalul de viteză transonic poate reduce efectiv arderea totală a combustibilului. Acesta a fost cu siguranță cazul Concorde. Postcombustibilele au fost, de asemenea, folosite pentru a scurta rulajul la decolare pe Concorde.

Majoritatea avioanelor cu jet nu sunt concepute pentru „croazieră supersonică eficientă în linie dreaptă la viteză constantă”, deci zborul supersonic fără postcombustibil nu este principalul design considerație.

Comentarii

• Există, de asemenea, faimosul SR-71 Blackbird care navighează la Mach 3 și mai repede … Afterburnerul de la 2 Pratt & Turbinele Whitney J58 sunt utilizate foarte des și mult timp. Dar această aeronavă este proiectată să funcționeze la altitudini mari și la viteze mari (până la Mach 3,36)
• ” Majoritatea avioanelor de luptă nu sunt proiectate pentru a fi eficiente croaziera supersonică în linie dreaptă la viteză constantă, deci zborul supersonic fără arzătoare nu este principala considerație de proiectare. ” Acest lucru a fost adevărat până undeva între generația 4.5 și 5 a luptătorului proiecta. Supercruise este o cerință de proiectare a majorității luptătorilor de ultimă oră din ultimii zece ani, inclusiv Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA și Chengdu J-20, chiar și atunci când stealth-ul radar nu este o cerință primară.

Am zburat B-1B timp de 7 ani. Am avut și zboruri în F -15 și F-16. B-1 are 4 post-arzătoare, dar mult mai mult gaz decât luptătorii, așa că rareori a trebuit să stau în afara arzătorului din cauza combustibilului. Există însă numeroase motive pentru a reduce la minimum utilizarea arzătoarelor:

1. Din punct de vedere operațional, AB vă face foarte vizibil pentru toți. Noaptea, vă puneți în centrul atenției. În timpul zilei, toată lumea de la sol poate vă aud. Senzorii IR vă vor găsi rapid și ușor și chiar și rachetele cu tehnologie IR mai redusă vor prefera arzătorul dvs. decât flare.

2. Acel extra 50% peste puterea mil este de fapt o groază. Când folosiți arzătorul, nu aveți nevoie de el pentru mult timp. B-1 ar putea accelera în întregime AB de la .8 la .95 mach în doar câteva secunde. Din punct de vedere operațional, nu aveți nevoie de AB atât de mult sau de des. Dacă încercați să învingeți o rachetă, veți folosi mai întâi viteza excesivă pentru a încetini la viteza de virare. B-1 poate menține viteza de virare fără arzător, deoarece este la g relativ scăzut. Un luptător de 7+ g va avea nevoie de un arzător pentru a menține energia, în special la viteza de virare, dar, deoarece poate întoarce 90 de grade în doar câteva secunde, nu are nevoie de mult sau de orice arzător. Indiferent, la rândul său, pentru a învinge un rachete radar, deoarece rachetele IR detectează „pasiv”, ceea ce înseamnă că există puține sau deloc avertismente, un pilot va presupune frecvent că există un căutător de căldură în aer atunci când se întoarce pentru a învinge o rachetă radar și va evita oricum arzătorul.

3. Lupta aeriană aeriană aeriană este una dintre puținele ori în care un avion de luptă are nevoie de arzător extins. În lupta cu luptători, gestionarea energiei este foarte importantă. Nimeni nu vrea să se afle în final. Deveniți prea puțin la viteză, iar jetul dvs. se întoarce prea lent și pierdeți, astfel încât piloții de luptă vor folosi orice arzător de care au nevoie pentru a menține amenințarea de pe coadă și pentru a câștiga lupta. Și în B-1, în exercițiile de interceptare a luptătorilor, atunci am avut tendința de a folosi mai multe arzătoare. Am avut tendința să-l folosim pentru a accelera rapid, pentru a complica interceptarea luptătorului și, în unele cazuri, pentru a ne bloca cu un luptător pe coadă.

4. Celălalt regim în care arzătorul folosește este frecvent este decolarea. Aceasta este statistic una dintre cele mai periculoase faze ale zborului, iar atingerea vitezei de zbor zburătoare minimizează rapid pericolul. Când zburam, B-1 decola întotdeauna în arzător – nu sunt sigur acum. Luptătorii pot în anumite condiții decolare în puterea mil., dar „rar am văzut-o.

5. Utilizarea arzătorului în avioanele americane ABSOLUT NU ADĂUGĂ SEMNIFICATIV ÎNTREȚINEREA NECESARĂ ȘI NU RĂNEȘTE MOTOARELE. Afișul care menționa că ar fi putut vedea ceva pe MIG-25, care îi va distruge motoarele în zbor de mare viteză. Probabil, alți luptători sovietici au unele probleme de întreținere cu utilizarea arzătoarelor, dar avioanele americane de luptă sunt construite pentru a utiliza arzătorul ori de câte ori este necesar, fără a deteriora motoarele.

6. Altitudinea este un punct foarte important, deoarece debitul combustibilului arzătorului va scădea odată cu altitudinea. În aer subțire, există mai puțin oxigen disponibil pentru ardere, astfel încât comenzile combustibilului trebuie să se adapteze corespunzător. Așa cum scria posterul anterior, aerul mai subțire creează mai puțină rezistență, facilitând mersul rapid. Dar … ca pilot comercial astăzi, am zburat cu mulți foști piloți de vânătoare și, ori de câte ori ajungem să vorbim despre asta, puțini dintre noi am petrecut timp de peste 40.000 de picioare. Plafonul de serviciu mai înalt este o statistică bună pentru antreprenor. echipe de vânzări, dar rareori există un motiv operațional și se pot întâmpla o mulțime de lucruri rele (cum ar fi blocajul motorului și urgențele fiziologice) în anii 40 „.

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

Derulați acolo câteva grafice utile care vă pot oferi o idee. AB crește temperatura de evacuare și astfel permite creșterea vitezei de evacuare. Prin teoria discului actuatorului, aceasta înseamnă că forța de zbor la MAX va fi mai aproape de numărul static decât forța de zbor la MIL pentru orice viteză dată. Acesta este motivul pentru care un F-15 la 40K ft poate zbura doar la M0.95 la MIL, dar poate face M2.5 la MAX cu doar o creștere de 63% la forța statică .

Răspunsul este că depinde de altitudinea dvs. Mult.

De exemplu, voi lua un F -16 de când i-am cerut asta cuiva care s-a identificat ca fost șef al echipajului F-16 online: un F-16 care zboară la forța militară completă la nivelul mării consumă cam atât de mult combustibil cât și arzătorul complet la FL400 (40000ft). La plafonul de serviciu F-16 al FL500, arzătorul complet va consuma mult mai puțin combustibil decât forța militară la nivelul mării.

Deci, în sus, arzătorul complet ar putea fi utilizabil chiar și 30 de minute dacă urcarea se face eficient și s-a folosit rezervorul de cădere al liniei centrale. Acesta este modul în care F-16 poate ajunge de fapt la Mach 2. Va dura ceva timp după arzător pentru a accelera atât de mult.

Acest lucru înseamnă, de asemenea, că arzătorul complet nu va produce atât de mult impuls, dar, din moment ce aerul este atât de subțire, va avea un efect destul de substanțial în viteza reală obținută.