Domanda:
Cos'è un postbruciatore e per quanto tempo un jet può volare su un postbruciatore?
TBBT
2015-07-27 15:14:23 UTC
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Ho sentito questa parola tante volte nei documentari militari sui jet, in particolare sugli aerei da combattimento, ma non capisco bene cosa sia o come funzioni. In un documentario di Discovery Channel, tutti i combattenti tranne uno dovevano ingaggiare il postbruciatore per raggiungere la velocità supersonica. Sapreste dirmi perché?

Il documentario afferma anche che un jet da combattimento raramente utilizza questo sistema. Se il sistema di postcombustione può far volare un jet più veloce, perché non lo usano sempre? È perché la cellula non è in grado di gestire il flusso d'aria supersonico per un lungo periodo di tempo?

[Questo articolo di Wikipeadia ti dice tutto ciò che devi sapere] (https://en.wikipedia.org/wiki/Afterburner)
Ci sono molte domande separate qui e penso che questo dovrebbe essere suddiviso in più di una domanda. Inoltre, sono sorpreso che non sia un duplicato ma non riesco a trovare nulla.
A causa dell'estremo consumo di carburante, i postcombustori vengono generalmente utilizzati per accelerazioni rapide o innesti aria-aria, ma non per voli sostenuti.
* Per quanto tempo un jet può volare sul postcombustore? "Fino a quando il carburante non si esaurisce
Sei risposte:
KeithS
2015-07-27 20:55:41 UTC
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Un postcombustore è un sistema di combustione secondaria che brucia carburante aggiuntivo a valle della camera di combustione, per aumentare ulteriormente la spinta a scapito di un consumo di carburante molto più elevato.

Questo è il turbofan di postcombustione Pratt & Whitney F100, varianti delle quali alimentano la flotta di F-15 e F-16 di quarta generazione dell'USAF:

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L'ultima cosa dall'aspetto dei raggi oltre le alette della turbina, più tutto lo spazio tra il nucleo della turbina e l'ugello di scarico, c'è il postcombustore. In quest'area, il carburante viene spruzzato direttamente nel flusso di scarico dal nucleo della turbina, dove il calore dell'aria che lascia il nucleo è sufficiente per accenderlo. Questa pressione aggiuntiva si aggiunge alla spinta prodotta dalla turbina.

Come ho detto, però, il compromesso è un aumento del consumo di carburante, a volte di solito così drammaticamente. L'F-16 a piena potenza militare e ad altitudini basse brucia circa 8000 libbre di carburante all'ora, che con una configurazione a serbatoio pieno gli dà circa 2 ore di volo. Navigando ad altitudini più elevate, il tempo di volo può essere ulteriormente esteso poiché sia ​​l'altitudine più alta che l'impostazione dell'acceleratore inferiore (circa l'80%) riducono la portata del carburante fino al 40% rispetto al volo a bassa quota.

postbruciatore pieno a basse altitudini, l'F-16 può bruciare oltre 64.000 libbre all'ora. A tutto gas, un F-16 variante statunitense con il massimo di scorte di carburante esterne ha circa 20 minuti fino a quando non è in riserva di emergenza (che durerebbe solo un minuto in più o giù di lì a pieno postbruciatore). Il guadagno di velocità è minimo; l'F-16 naviga a una velocità compresa tra 450-550 nodi, mentre il postbruciatore pieno aumenta solo quello a circa 700-800 nodi con un tipico carico sotto ala. Quindi, bruciando 8 volte il carburante, ottieni un aumento della velocità di circa il 50%.

Grazie per una spiegazione dettagliata. So che questo è un po 'fuori questione, ma come fa l'F-22 a raggiungere la velocità del suono fino a 1,5 volte senza postcombustore?
L'F-22 può supercruise a causa di una serie di fattori di progettazione. I due più grandi sono gli alloggiamenti delle armi interne della cellula che consentono all'aereo di essere pronto per la missione senza punti critici di munizioni esterne che producono trascinamento e aumentano l'inviluppo delle prestazioni del motore attraverso l'uso del bypass variabile (il motore può passare da un turbofan a basso bypass a un turbogetto puro ad altitudini e velocità maggiori dove il getto puro è più efficiente). L'F-15 e l'F-16 possono supercruise - a malapena - in una configurazione pulita, ma sarebbe di scarsa utilità in combattimento poiché l'unica arma interna è il Vulcan 20mm.
Oh! Penso che l'F-22 possa fare una cosa del genere principalmente a causa dei motori potenti e nient'altro. Quindi, realizzando un velivolo stealth, possiamo ottenere un bel vantaggio di meno pescaggio che porta a un minor consumo di carburante e una maggiore velocità. Bello sapere.
Inoltre, l'utilizzo del postbruciatore spesso comporta la necessità di far scattare e ricostruire il motore! Ancora meglio che essere abbattuti!
"Il guadagno di velocità è minimo" <= A meno che tu non stia cercando di superare un missile.
@Mark - Bene. cercare di superarne uno è una commissione da pazzi; l'AMRAAM vola a Mach 4,5 e anche i missili IR a corto raggio superano facilmente Mach 3. L'aiuto dei postcombustori consiste nel fornire al pilota energia sufficiente per una virata max-G nel momento critico per "deviare" il missile. Anche in questo caso non vorrai la velocità di per sé (la migliore velocità di virata dell'F-16 è di circa 320 nodi e il suo raggio di sterzata minimo è ancora più basso), ma la spinta per mantenere la tua energia attraverso una virata ad angolo.
@IanRingrose - Sei sicuro? Gli F-15E e gli F-16 con loadout di attacco al suolo devono praticamente usare il postbruciatore completo per entrare in aria. Se il motore dovesse essere smontato dopo ogni sortita in cui è stato utilizzato un decollo massimo del postbruciatore, i numeri di prontezza al combattimento sarebbero nel gabinetto. Potrei capire il motore che necessita di una revisione dopo un uso prolungato del postbruciatore come in un combattimento aereo, ma se la cellula è stata sottoposta a virate max-G in una palla di pelo, c'è molto di più sull'aereo che deve essere smontato.
@KeithS Stai pensando solo in termini di missili A-A, ma anche lì il tempismo può essere importante. Se il missile è guidato attivamente e hai una configurazione di controcampo (o in aria), una velocità extra potrebbe essere sufficiente per consentire al tuo missile di catturare e colpire il tuo bersaglio. Inoltre, ci sono un certo numero di batterie SAM (alcune ancora in uso da alcuni stati dittatori di lunga data) che possono essere superate, o almeno superate. Ma in un jet carico (come un F-16CJ) quella velocità AB extra ti farà guadagnare qualche secondo in più di vita che potrebbe essere sufficiente in una serie di situazioni.
@KeithS, Non conosco l'F15 / 15, ma su alcuni velivoli capitava che anche usando il jet a piena potenza fosse necessaria molta manutenzione.
@IanRingrose Beh, gli aerei militari generalmente necessitano comunque di molta manutenzione. Un F-16 costa in media 22 mila dollari in carburante e manutenzione combinati ogni ora che è decollato. L'F-15 costa 45 mila dollari e l'F-22 l'enorme cifra di $ 70.000 per ora di volo. In ore uomo per ora di volo, l'F-22 richiede apparentemente 30 ore di manutenzione a terra per ogni ora di volo.
Filo morto e un piccolo punto di pedanteria, ma le temperature dei gas di scarico non sono in realtà abbastanza alte in genere per accendere un postcombustore, quindi viene utilizzato un accenditore a scintilla, tranne che sul Blackbird dove nemmeno questo poteva fare affidamento con il carburante a bassa volatilità, quindi TEB era usato,
Si è perso il timeout di modifica, ma la fonte è [AgentJayZ] (https://youtu.be/3SH5953iQ6w?t=4m29s) su YouTube, lavora principalmente su turbojet meno recenti ma presumo che sia ancora così.
Aspetta cosa? Il 50% è un piccolo aumento? È perché sono un fisico, non un pilota, che lo trovo davvero grande? (Ovviamente, per un pilota c'è una significativa non linearità di utilità nel raggio vicino alla velocità massima del SAM e dei missili aria-aria, per dirla in termini fisici) Detto questo, se l'aumento è all'incirca alla potenza di 5, è abbastanza.
jklingler
2015-07-27 16:36:19 UTC
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Utilizzando il postcombustore, il carburante viene iniettato a valle della turbina. La velocità di uscita aumenta -> Più spinta.

Confronto della spinta generata in un Hornet F / A-18C:

  • Spinta massima senza postbruciatore 10.440 daN (ogni 5'220 daN)
  • Spinta massima con postbruciatore 15.660 daN (ogni 7'830 daN )

(L'F / A-18C Hornet utilizza 2 turboventole General Electric F404-GE-402)

Alcuni aeroplani hanno bisogno del postbruciatore per raggiungere la velocità supersonica perché " il normale "utilizzo della turbina a getto non genera una spinta sufficiente. L'utilizzo della turbina in modalità "normale" (senza postcombustore) è anche chiamato "potenza militare" o "a secco". L'uso della turbina con il postcombustore è anche chiamato "piena potenza" o "a umido".

Da questo articolo di wikipedia:

A causa del loro alto consumo di carburante, i postcombustori vengono solitamente utilizzati il ​​meno possibile; una notevole eccezione è il motore Pratt & Whitney J58 utilizzato nell'SR-71 Blackbird. I postbruciatori vengono generalmente utilizzati solo quando è importante avere quanta più spinta possibile. Ciò include durante i decolli da piste corte, l'assistenza al lancio di catapulte da portaerei e durante le situazioni di combattimento aereo.

È vero che un jet da combattimento raramente ingaggia il postbruciatore perché utilizza quantità estreme di carburante. A volte fino al fattore 10 per il normale consumo di carburante. Questo è anche il motivo per cui non lo usano sempre: il raggio di azione del jet da combattimento viene drasticamente ridotto utilizzando il postbruciatore.

Il pilota può utilizzare il postbruciatore in diverse fasi per trovare il perfetto rapporto tra consumo di carburante / velocità / autonomia ..

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

Ho dovuto cercare cos'è un "daN". Per chiunque sia confuso, "da" è l'abbreviazione del prefisso metrico "deca" (anche "deka"), che significa un fattore 10. (Grazie [Wikipedia] (https://en.wikipedia.org/ wiki / Deca-)!) Quindi 1 daN è 10 N. 1 N (N è l'abbreviazione di Newton) è l'unità metrica di forza che accelererà una massa di 1 kg a 1 m / s ^ 2, ovviamente.
alephzero
2015-07-27 21:19:50 UTC
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È possibile progettare un velivolo in grado di navigare a velocità supersoniche senza utilizzare postcombustori (ad esempio Concorde, il velivolo da attacco / ricognizione TSR-2 britannico e il Tu-144). La forza di resistenza aerodinamica è maggiore alle velocità transoniche rispetto a quando sono supersoniche, e l'utilizzo di postbruciatori per accelerare attraverso il qucker della gamma di velocità transonica può effettivamente ridurre il consumo totale di carburante. Questo è stato sicuramente il caso del Concorde. I postbruciatori sono stati usati anche per accorciare il rollio di decollo sul Concorde.

La maggior parte dei caccia a reazione non sono progettati per "una crociera supersonica efficiente in linea retta a velocità costante", quindi il volo supersonico senza postbruciatori non è il progetto principale considerazione.

C'è anche il famoso SR-71 Blackbird che naviga a Mach 3 e più velocemente ... Il postbruciatore delle 2 turbine Pratt & Whitney J58 è usato molto spesso e molto a lungo. Ma questo velivolo è progettato per operare ad altitudini elevate e ad alte velocità (fino a Mach 3,36)
"* La maggior parte dei caccia a reazione non sono progettati per una crociera supersonica efficiente in linea retta a velocità costante, quindi il volo supersonico senza postcombustori non è la considerazione principale del progetto. *" Questo era vero fino a qualche punto tra la generazione 4.5 e la quinta generazione di caccia. Supercruise è un requisito di progettazione della maggior parte dei combattenti all'avanguardia degli ultimi dieci anni circa, inclusi Raptor, Eurofighter, Rafale, PAK FA e Chengdu J-20, anche quando la furtività radar non è un requisito primario.
Richard Maurer
2019-03-28 20:18:34 UTC
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Ho volato con B-1B per 7 anni. Ho anche avuto voli con F-15 e F-16. Il B-1 ha 4 postbruciatori, ma molto più gas rispetto ai caccia, quindi raramente dovevo stare fuori dal fuoco a causa del carburante. Ci sono molte ragioni per ridurre al minimo l'utilizzo del masterizzatore, però:

1) Operativamente, AB ti rende altamente visibile a tutti. Di notte, metti i riflettori su te stesso. Di giorno, tutti a terra possono sentirti. I sensori IR ti troveranno rapidamente e facilmente, e anche i missili IR a tecnologia inferiore preferiranno il tuo bruciatore ai razzi.

2) Quel 50% in più oltre la potenza del mil è in realtà un sacco. Quando usi il masterizzatore, non ne hai bisogno a lungo. Il B-1 potrebbe accelerare in AB completo da .8 a .95 mach in pochi secondi. Operativamente, non hai bisogno di AB così tanto o spesso. Se stai cercando di sconfiggere un missile, userai prima la velocità in eccesso per rallentare fino alla velocità in curva. Il B-1 può mantenere la velocità in curva senza bruciatore poiché è relativamente basso g. Un combattente a 7+ g avrà bisogno di un po 'di bruciatore per mantenere l'energia soprattutto alla velocità in curva, ma poiché può girare di 90+ ​​gradi in pochi secondi, non ha bisogno di molto o di qualsiasi bruciatore. Indipendentemente da ciò, nel turno per sconfiggere un missile radar, poiché i missili IR rilevano `` passivamente '' il che significa che c'è poco o nessun avvertimento, un pilota spesso presume che ci sia un cercatore di calore nell'aria quando si gira per sconfiggere un missile radar ed eviterà comunque il bruciatore .

3) Il combattimento ravvicinato aria-aria è una delle poche volte in cui un aereo da combattimento necessita di un fuoco prolungato. Nel combattimento da combattimento, la gestione dell'energia è molto importante. Nessuno vuole essere dalla parte dei perdenti. Se la velocità è troppo bassa, il tuo jet gira troppo lentamente e perdi, quindi i piloti di caccia useranno qualsiasi bruciatore di cui hanno bisogno per tenere lontana la minaccia e vincere il combattimento. Anche nel B-1, negli esercizi di intercettazione dei caccia, si tendeva a usare più bruciapelo. Tendevamo ad usarlo per accelerare rapidamente per complicare l'intercettazione del combattente e in alcuni casi per farla uscire con un caccia sulla nostra coda.

4) L'altro regime in cui l'uso del bruciatore è frequente è il decollo. Questa è statisticamente una delle fasi più pericolose del volo e raggiungere rapidamente la velocità di volo riduce al minimo il pericolo. Quando stavo volando, il B-1 decollava sempre in fiamme - non ne sono sicuro ora. I caccia possono in determinate condizioni decollare in mil, ma raramente l'ho visto.

5) L'uso del bruciatore nei jet americani NON AGGIUNGE IN MODO SIGNIFICATIVO LA RICHIESTA DI MANUTENZIONE E NON DANNEGGIA I MOTORI. Il poster che ha detto che potrebbe aver visto qualcosa sul MIG-25, che distruggerà i suoi motori durante il volo ad alta velocità. Presumibilmente, altri combattenti sovietici hanno alcuni problemi di manutenzione con l'uso del bruciatore, ma gli aerei da combattimento americani sono costruiti per utilizzare il bruciatore ogni volta che è necessario senza danneggiare i motori.

6) L'altitudine è un punto molto importante, poiché il flusso di carburante del bruciatore diminuisce con l'altitudine. Nell'aria rarefatta, c'è meno ossigeno disponibile per la combustione, quindi i controlli del carburante devono essere regolati di conseguenza. Come ha scritto il poster precedente, l'aria più rarefatta crea meno resistenza rendendo più facile andare veloci. Ma ... come pilota commerciale oggi, ho volato con molti ex piloti di caccia e ogni volta che ne parliamo, pochi di noi hanno trascorso del tempo sopra i 40.000 piedi. Il tetto di servizio più alto è una bella statistica per i team di vendita degli appaltatori, ma raramente c'è una ragione operativa e possono accadere molte cose brutte (come lo stallo del motore e le emergenze fisiologiche) negli anni '40.

Bill
2020-06-04 08:30:12 UTC
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https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88117main_H-1449.pdf

Scorri verso il basso ci sono alcuni grafici utili che possono darti un'idea . AB aumenta la temperatura di scarico e quindi consente un aumento della velocità di scarico. Secondo la teoria del disco dell'attuatore, ciò significa che la spinta in volo a MAX sarà più vicina al numero statico rispetto alla spinta in volo a MIL per una data velocità. Ecco perché un F-15 a 40K ft può volare solo a M0,95 a MIL ma può fare M2,5 a MAX con solo un aumento del 63% della spinta statica .

Marcelo Pacheco
2018-02-27 02:20:56 UTC
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La risposta è che dipende dalla tua altitudine. Molto.
Ad esempio, prenderò un F16 poiché l'ho chiesto a qualcuno che si è identificato come un ex capo equipaggio dell'F16 online.
Un F16 che vola a piena spinta militare al livello del mare consuma circa la stessa quantità di carburante come pieno dopo il bruciatore a FL400 (40000 piedi).
Al limite di servizio F16 di FL500, pieno dopo il bruciatore utilizzerà un po 'meno carburante rispetto alla spinta militare a livello del mare.
Così in alto, pieno dopo il bruciatore potrebbe essere utilizzabile anche per 30 minuti se la salita viene eseguita in modo efficiente e viene utilizzato il grande serbatoio di caduta della linea centrale.
È così che l'F16 può effettivamente raggiungere Mach 2. Ci vorrà un po 'di tempo al post-bruciatore per accelerare così tanto.
Ciò significa anche che il pieno dopo il bruciatore non produrrà molta spinta in più, ma poiché l'aria è così rarefatta, avrà un effetto piuttosto sostanziale sulla velocità reale ottenuta.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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