Was ist ein Nachbrenner und wie lange kann ein Jet auf dem Nachbrenner fliegen?

Ein Nachbrenner ist ein Sekundärverbrennungssystem, das stromabwärts der Brennkammer zusätzlichen Brennstoff verbrennt, um den Schub auf Kosten eines viel höheren Brennstoffverbrauchs weiter zu erhöhen.

Dies ist der Pratt & Whitney F100 Turbofan nach dem Verbrennen, dessen Varianten die Flotte der USA-F-15 und F-16 der 4. Generation antreiben:

Das letzte speichenähnliche Ding direkt hinter den Turbinenrippen plus der gesamten Platzwette zwischen dem Turbinenkern und der Auslassdüse ist der Nachbrenner. In diesem Bereich wird Kraftstoff direkt vom Turbinenkern in den Abgasstrom gesprüht, wo die Wärme der Luft, die den Kern verlässt, ausreicht, um ihn zu entzünden. Dieser zusätzliche Druck erhöht den von der Turbine erzeugten Schub.

Wie ich bereits sagte, ist der Kompromiss jedoch ein erhöhter Kraftstoffverbrauch, manchmal normalerweise dramatisch. Die F-16 verbrennt bei voller militärischer Leistung und geringer Flughöhe ungefähr 8000 Pfund Treibstoff pro Stunde, was bei einer vollen Droptank-Konfiguration eine Flugzeit von ungefähr 2 Stunden ergibt. Wenn Sie in höheren Lagen fliegen, kann diese Flugzeit weiter verlängert werden, da beide Eine höhere Flughöhe und die niedrigere Drosselklappeneinstellung (ca. 80%) reduzieren den Kraftstoffdurchsatz im Vergleich zum Flug in geringer Höhe um bis zu 40%.

Bei vollem Nachbrenner in geringer Höhe kann der F-16 mehr als brennen 64.000 Pfund pro Stunde. Bei Vollgas hat eine US-Variante F-16 mit maximalem externen Kraftstoffspeicher etwa 20 Minuten Zeit, bis sie in Notreserven ist (die bei vollem Nachbrenner nur etwa eine zusätzliche Minute dauern würden). Der Geschwindigkeitsgewinn ist minimal; Die F-16 fährt mit einer Geschwindigkeit zwischen 450 und 550 Knoten, während der volle Nachbrenner diese bei einer typischen Unterflügelbelastung nur auf etwa 700 bis 800 Knoten erhöht. Wenn Sie also das 8-fache des Kraftstoffs verbrennen, erhalten Sie eine Geschwindigkeitssteigerung von etwa 50%.

Kommentare

• Der F-22 kann aufgrund einer Zahl überkreuzen von Designfaktoren. Die beiden großen sind die internen Waffenschächte der Flugzeugzelle ‚, die es dem Flugzeug ermöglichen, einsatzbereit zu sein, ohne dass harte Munitions-Hardpoints entstehen, und die Triebwerksleistung durch Verwendung von erhöhen variabler Bypass (der Motor kann in höheren Lagen und Fluggeschwindigkeiten, in denen der reine Jet effizienter ist, von einem Turbofan mit niedrigem Bypass zu einem reinen Turbostrahl wechseln). Die F-15 und F-16 können in einer sauberen Konfiguration kaum gekreuzt werden, aber das wäre im Kampf von geringem Nutzen, da die einzige interne Waffe die Vulcan 20 mm ist.
• Auch die Verwendung des Nachbrenners führt häufig dazu im Motor muss ausgelöst und wieder aufgebaut werden! Noch besser als abgeschossen zu werden!
• @Mark – Nun. Der Versuch, einem zu entkommen, ist ein Narr ‚. Der AMRAAM fliegt mit Mach 4.5 und selbst IR-Kurzstreckenraketen überschreiten leicht Mach 3. Wenn Nachbrenner helfen, dem Piloten genug Energie für eine Max-G-Drehung im kritischen Moment zu geben, “ die Rakete ausschalten „. Selbst dann wollen Sie ‚ nicht die Geschwindigkeit an sich (die beste Drehrate des F-16 ‚ liegt bei 320 Knoten und ihrem Minimum Der Wenderadius ist noch niedriger), aber der Schub, um Ihre Energie durch eine Kurvengeschwindigkeitskurve zu erhalten.
• @IanRingrose – Sind Sie sicher? F-15Es und F-16s mit Bodenangriffsauslastung müssen so ziemlich den vollen Nachbrenner verwenden, um in die Luft zu gelangen. Wenn der Motor nach jedem Ausfall eines maximalen Nachbrenner-Starts abgebaut werden müsste, wären die Kampfbereitschaftszahlen in der Toilette.Ich konnte verstehen, dass der Motor nach längerem Einsatz des Nachbrenners wie bei einem Luftkampf überholt werden muss, aber wenn die Flugzeugzelle ‚ in einem Furball Max-G-Kurven ausgesetzt wurde, gibt es eine Menge mehr im Flugzeug, das abgespeckt werden muss.
• Warten Sie, was? 50% ist eine kleine Steigerung? Liegt es daran, dass ich ‚ ein Physiker und kein Pilot bin, dass ich das wirklich groß finde? (Natürlich gibt es für einen Piloten eine signifikante Nichtlinearität des Nutzens in dem Bereich nahe der Höchstgeschwindigkeit von SAM und Luft-Luft-Raketen, um es physikalisch auszudrücken.) Das heißt, wenn der Anstieg ungefähr der Leistung entspricht von 5 ist das ziemlich viel.

Mit dem Nachbrenner wird Kraftstoff in den stromabwärts der Turbine. Die Austrittsgeschwindigkeit wird höher -> Mehr Schub.

Vergleich des erzeugten Schubes in einer F / A-18C-Hornisse:

• Maximaler Schub ohne Nachbrenner 10.440 daN (jeweils 5 „220 daN) )
• Maximaler Schub mit Nachbrenner 15.660 daN (jeweils 7 „830 daN)

(Die Hornisse F / A-18C verwendet 2 Turbofans F404-GE-402 von General Electric)

Einige Flugzeuge benötigen den Nachbrenner, um Überschallgeschwindigkeit zu erreichen, da der „normale“ Einsatz der Strahlenturbine nicht genügend Schub erzeugt. Die Verwendung der Turbine im „normalen“ Modus (ohne Nachbrenner) wird auch als „militärische Kraft“ bezeichnet „oder“ trocken „. Die Verwendung der Turbine mit Nachbrenner wird auch als“ volle Leistung „oder“ nass „bezeichnet.

Aus diesem Wikipedia-Artikel :

Aufgrund ihres hohen Kraftstoffverbrauchs n, Nachbrenner werden normalerweise so wenig wie möglich verwendet; Eine bemerkenswerte Ausnahme ist der Pratt & Whitney J58-Motor, der in der SR-71 Blackbird verwendet wird. Nachbrenner werden im Allgemeinen nur verwendet, wenn es wichtig ist, so viel Schub wie möglich zu haben. Dies schließt beim Start von kurzen Landebahnen, beim Starten von Katapulten von Flugzeugträgern und in Luftkampfsituationen ein.

Es ist wahr, dass ein Kampfflugzeug das selten angreift Nachbrenner, weil er extrem viel Kraftstoff verbraucht. Manchmal bis zum Faktor 10 für den normalen Kraftstoffverbrauch. Deshalb wird er auch nicht immer verwendet: Die Reichweite des Kampfflugzeugs wird durch den Einsatz des Nachbrenners drastisch reduziert

Der Pilot kann den Nachbrenner in verschiedenen Stufen verwenden, um das perfekte Verhältnis von Kraftstoffverbrauch / Geschwindigkeit / Reichweite zu ermitteln.

Quelle (auf Englisch): http://www.lw.admin.ch/internet/luftwaffe/en/home/dokumentation/assets/aircraft/fa18.html

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• Ich musste nachschlagen Was für eine daN ist. Für alle anderen, die verwirrt sind, ist “ da “ die Abkürzung für das Metrikpräfix “ deca “ (auch “ deka „), was einen Faktor von 10 bedeutet. (Danke Wikipedia !) 1 daN ist also 10 N. 1 N (N ist die Abkürzung für Newton) ist die metrische Krafteinheit, die 1 kg beschleunigt Masse bei 1 m / s ^ 2 natürlich.

Es ist möglich, ein Flugzeug zu entwerfen das kann mit Überschallgeschwindigkeit ohne Nachbrenner fahren (zum Beispiel Concorde, das britische Streik- / Aufklärungsflugzeug TSR-2 und die Tu-144). Die Luftwiderstandskraft ist bei transsonischen Geschwindigkeiten höher als bei Überschallgeschwindigkeit, und die Verwendung von Nachbrennern zum Beschleunigen durch den transsonischen Geschwindigkeitsbereichsprüfer kann tatsächlich den gesamten Kraftstoffverbrauch reduzieren. Das war bei Concorde definitiv der Fall. Die Nachbrenner wurden auch verwendet, um die Startrolle auf der Concorde zu verkürzen.

Die meisten Düsenjäger sind nicht für „effizientes Überschall-Cruisen in einer geraden Linie mit konstanter Geschwindigkeit“ ausgelegt, daher ist Überschallflug ohne Nachbrenner nicht das Hauptdesign Überlegung.

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• Es gibt auch die berühmte SR-71 Blackbird, die mit Mach 3 und schneller kreuzt … Der Nachbrenner aus dem 2 Pratt & Whitney J58-Turbinen werden sehr oft und lange verwendet. Dieses Flugzeug ist jedoch für den Betrieb in großen Höhen und bei hohen Geschwindigkeiten (bis zu Mach 3,36) ausgelegt.
• “ Die meisten Düsenjäger sind nicht auf Effizienz ausgelegt Überschallkreuzfahrt in einer geraden Linie mit konstanter Geschwindigkeit, daher ist Überschallflug ohne Nachbrenner nicht das Hauptaugenmerk des Designs. “ Das galt bis irgendwo zwischen Generation 4.5 und 5 des Jägers Design. Supercruise ist eine Konstruktionsanforderung für die meisten hochmodernen Kämpfer der letzten zehn Jahre, einschließlich Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA und Chengdu J-20, selbst wenn Radar-Stealth keine Hauptanforderung ist.

Ich bin 7 Jahre lang mit B-1B geflogen. Ich hatte auch Flüge in F. -15s und F-16s. Der B-1 hat 4 Nachbrenner, aber viel mehr Benzin als die Kämpfer, so dass ich mich wegen des Brennstoffs selten aus dem Brenner heraushalten musste. Es gibt jedoch viele Gründe, den Brennerverbrauch zu minimieren:

1. Im Betrieb macht AB Sie für alle gut sichtbar. Nachts rücken Sie sich selbst ins Rampenlicht. Tagsüber kann jeder am Boden Hören Sie. IR-Sensoren finden Sie schnell und einfach, und selbst niedrigere Tech-IR-Raketen ziehen Ihren Brenner Fackeln vor.

2. Dieses Extra 50% mehr als mil Leistung ist eigentlich eine Menge. Wenn Sie einen Brenner verwenden, brauchen Sie ihn nicht lange. Der B-1 konnte in wenigen Sekunden in vollem AB von 0,8 auf 0,95 mach beschleunigen. Im Betrieb brauchen Sie AB einfach nicht so oft oder so oft. Wenn Sie versuchen, eine Rakete zu besiegen, werden Sie zuerst eine übermäßige Fluggeschwindigkeit verwenden, um die Kurvengeschwindigkeit zu verlangsamen. Die B-1 kann seitdem die Kurvengeschwindigkeit ohne Brenner beibehalten es ist bei relativ niedrigem g. Ein Kämpfer mit mehr als 7 g benötigt einen Brenner, um die Energie insbesondere bei Kurvengeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Da er sich jedoch in wenigen Sekunden um mehr als 90 Grad drehen kann, benötigt er nicht viel oder keinen Brenner. Unabhängig davon, um einen zu besiegen Radarrakete, da IR-Raketen „passiv“ erkennen, was bedeutet, dass es wenig oder keine Warnung gibt, wird ein Pilot häufig annehmen, dass sich beim Drehen eine Wärmesucherin in der Luft befindet, um eine Radarrakete zu besiegen, und trotzdem einen Brenner vermeiden.

3. Luftkämpfe in der Nähe sind eines der wenigen Male, dass ein Kampfflugzeug einen verlängerten Brenner benötigt. Im Kampf gegen Kämpfer ist das Energiemanagement sehr wichtig. Niemand will am Ende sein. Wenn die Fluggeschwindigkeit zu niedrig ist und Ihr Jet zu langsam wird und Sie verlieren, verwenden Kampfpiloten jeden Brenner, den sie benötigen, um die Bedrohung von ihrem Schwanz fernzuhalten und den Kampf zu gewinnen. Auch in der B-1, in Fighter Intercept-Übungen, verwendeten wir tendenziell mehr Brenner. Wir neigten dazu, es zu verwenden, um schnell zu beschleunigen, um das Abfangen des Kämpfers zu erschweren, und in einigen Fällen, um mit einem Kämpfer an unserem Schwanz auszusteigen.

4. Das andere Regime, in dem Brenner eingesetzt werden Dies ist statistisch gesehen eine der gefährlichsten Flugphasen, und das Erreichen der Fluggeschwindigkeit minimiert schnell die Gefahr. Als ich flog, startete die B-1 immer im Brenner – jetzt nicht sicher. Kämpfer können unter bestimmten Bedingungen Start in mil Leistung, aber ich habe es selten gesehen.

5. Die Verwendung von Brennern in amerikanischen Jets fügt der erforderlichen Wartung ABSOLUT NICHT BEDEUTEND hinzu und schadet den Motoren nicht. Das Plakat, das das erwähnte, könnte etwas auf der MIG-25 gesehen haben, das seine Triebwerke im Hochgeschwindigkeitsflug zerstören wird. Vermutlich haben andere sowjetische Jäger einige Wartungsprobleme mit dem Einsatz von Brennern, aber amerikanische Kampfflugzeuge sind so gebaut, dass sie bei Bedarf Brenner einsetzen, ohne die Motoren zu beschädigen.

6. Die Höhe ist ein sehr wichtiger Punkt Der Brennstoffdurchfluss des Brenners nimmt mit der Höhe ab. In dünner Luft steht weniger Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung, daher müssen die Kraftstoffsteuerungen entsprechend angepasst werden. Wie das vorherige Poster schrieb, erzeugt dünnere Luft weniger Luftwiderstand, was es einfacher macht, schnell zu fahren. Aber … als kommerzieller Pilot bin ich heute mit vielen ehemaligen Kampfpiloten geflogen, und wann immer wir darüber sprechen, haben nur wenige von uns Zeit über 40.000 Fuß verbracht. Die höhere Service-Obergrenze ist eine schöne Statistik für den Auftragnehmer Verkaufsteams, aber es gibt selten einen betrieblichen Grund, und in den 40er Jahren können viele schlimme Dinge passieren (wie Motorstillstand und physiologische Notfälle).

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

Scrollen Sie nach unten. Es gibt einige nützliche Grafiken, die Ihnen eine Vorstellung geben können. AB erhöht die Abgastemperatur und ermöglicht somit eine Erhöhung der Abgasgeschwindigkeit. Nach der Aktorscheibentheorie bedeutet dies, dass der Flugschub bei MAX für eine bestimmte Geschwindigkeit näher an der statischen Zahl liegt als der Flugschub bei MIL. Aus diesem Grund kann eine F-15 bei 40 km nur bei M0,95 bei MIL fliegen, bei maximaler Geschwindigkeit jedoch M2,5 bei nur 63% mehr statischem Schub.

Die Antwort hängt von Ihrer Höhe ab. Sehr viel.

Zum Beispiel nehme ich ein F. -16, seit ich dies jemandem gefragt habe, der sich online als ehemaliger F-16-Crewchef identifiziert hat: Eine F-16, die mit vollem militärischen Schub auf Meereshöhe fliegt, verbraucht ungefähr so viel Kraftstoff wie ein voller Nachbrenner bei FL400 (40000 Fuß). An der F-16-Service-Obergrenze des FL500 verbraucht der volle Nachbrenner deutlich weniger Kraftstoff als der militärische Schub auf Meereshöhe.

So hoch, dass der volle Nachbrenner sogar 30 Minuten lang verwendet werden kann, wenn der Der Aufstieg erfolgt effizient und es wurde der große Mittellinien-Falltank verwendet. Auf diese Weise kann der F-16 tatsächlich Mach 2 erreichen. Es wird eine Weile dauern, bis der Nachbrenner so stark beschleunigt.

Dies bedeutet auch, dass ein voller Nachbrenner nicht so viel zusätzlichen Schub erzeugt, aber da die Luft so dünn ist, hat dies einen ziemlich erheblichen Einfluss auf die tatsächlich erzielte Fluggeschwindigkeit.