Frage:
Was ist ein Nachbrenner und wie lange kann ein Jet auf dem Nachbrenner fliegen?
TBBT
2015-07-27 15:14:23 UTC
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Ich habe dieses Wort so oft in einer Militärdokumentation über Jets gehört, insbesondere über Kampfjets, aber ich verstehe nicht ganz, was es ist oder wie es funktioniert. In einem Dokumentarfilm aus dem Discovery Channel mussten alle bis auf einen Kämpfer den Nachbrenner einschalten, um die Überschallgeschwindigkeit zu erreichen. Können Sie mir sagen, warum das so ist?

In der Dokumentation heißt es auch, dass ein Kampfjet dieses System selten angreift. Wenn das Nachbrennersystem einen Jet schneller fliegen lässt, warum wird er dann nicht ständig verwendet? Liegt das daran, dass die Flugzeugzelle den Überschallluftstrom über einen längeren Zeitraum nicht verarbeiten kann?

[Dieser Wikipeadia-Artikel enthält alles, was Sie wissen müssen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Afterburner)
Hier gibt es viele separate Fragen, und ich denke, dies sollte in mehr als eine Frage unterteilt werden. Ich bin auch überrascht, dass es kein Duplikat ist, aber ich kann nichts finden.
Aufgrund des extremen Kraftstoffverbrauchs werden Nachbrenner normalerweise für schnelles Beschleunigen oder Luft-Luft-Eingriffe verwendet, jedoch nicht für einen dauerhaften Flug.
* Wie lange kann ein Jet auf dem Nachbrenner fliegen? "Bis der Treibstoff ausgeht
Sechs antworten:
#1
+40
KeithS
2015-07-27 20:55:41 UTC
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Ein Nachbrenner ist ein Sekundärverbrennungssystem, das stromabwärts der Brennkammer zusätzlichen Kraftstoff verbrennt, um den Schub auf Kosten eines viel höheren Kraftstoffverbrauchs weiter zu erhöhen.

Dies ist der Pratt & Whitney F100 Nachbrenn-Turbofan. Varianten davon treiben die Flotte der USAF in der 4. Generation von F-15 und F-16 an:

enter image description here

Die letzte Sache, die wie eine Speiche aussieht Hinter den Turbinenrippen und dem gesamten Raum zwischen dem Turbinenkern und der Auslassdüse befindet sich 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 strike> normalerweise dramatisch. Die F-16 verbraucht bei voller militärischer Leistung und geringer Flughöhe etwa 8000 Pfund Treibstoff pro Stunde, was bei einer vollen Droptank-Konfiguration eine Flugzeit von etwa 2 Stunden ergibt. Bei Kreuzfahrten in höheren Flughöhen kann diese Flugzeit weiter verlängert werden, da sowohl die höhere Flughöhe als auch die niedrigere Drosselklappeneinstellung (ca. 80%) den Kraftstoffdurchsatz im Vergleich zum Flug in geringer Höhe um bis zu 40% reduzieren.

In Mit vollem Nachbrenner in geringen Höhen kann der F-16 mehr als 64.000 Pfund pro Stunde verbrennen. Bei Vollgas hat eine US-Variante F-16 mit maximalem externen Kraftstoffspeicher etwa 20 Minuten Zeit, bis sie in Notreserven ist (was bei vollem Nachbrenner nur etwa eine zusätzliche Minute dauern würde). 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 Achtfache des Kraftstoffs verbrennen, erhalten Sie eine Geschwindigkeitssteigerung von etwa 50%.

Vielen Dank für eine ausführliche Erklärung. Ich weiß, dass dies nicht in Frage kommt, aber wie kann der F-22 ohne Nachbrenner die 1,5-fache Schallgeschwindigkeit erreichen?
Der F-22 kann aufgrund einer Reihe von Designfaktoren überkreuzen. Die beiden großen sind die internen Waffenschächte der Flugzeugzelle, die es dem Flugzeug ermöglichen, einsatzbereit zu sein, ohne dass externe Munitionsprobleme auftreten, und die Triebwerksleistung durch Verwendung eines variablen Bypasses zu erhöhen (der Motor kann von einem Turbofan mit niedrigem Bypass umgeschaltet werden zu einem reinen Turbostrahl in höheren Lagen und Fluggeschwindigkeiten, wo der reine Strahl effizienter ist). 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 20mm ist.
Oh! Ich denke, der F-22 kann so etwas hauptsächlich wegen der starken Motoren und sonst nichts. Wenn wir also ein Stealth-Flugzeug bauen, können wir einen schönen Vorteil aus weniger Tiefgang ziehen, was zu weniger Treibstoffverbrauch und höherer Geschwindigkeit führt. Gut zu wissen.
Auch die Verwendung des Nachbrenners führt häufig dazu, dass der Motor ausgelöst und wieder aufgebaut werden muss! Noch besser als abgeschossen zu werden!
"Der Geschwindigkeitsgewinn ist minimal" <= Es sei denn, Sie versuchen, einer Rakete zu entkommen.
@Mark - Nun. zu versuchen, einem zu entkommen, ist ein Narrenspiel; Der AMRAAM fliegt mit Mach 4,5 und selbst IR-Kurzstreckenraketen überschreiten Mach 3 leicht. Wenn Nachbrenner helfen, dem Piloten genug Energie für eine Max-G-Drehung im kritischen Moment zu geben, um die Rakete "auszuschalten". Selbst dann wollen Sie nicht die Geschwindigkeit an sich (die beste Wendegeschwindigkeit der F-16 liegt bei 320 Knoten und der minimale Wenderadius liegt bei noch geringerer Geschwindigkeit), sondern den Schub, um Ihre Energie durch eine Kurvengeschwindigkeitskurve aufrechtzuerhalten.
@IanRingrose - Bist du sicher? F-15Es und F-16s mit Bodenangriffsauslastungen müssen so ziemlich den vollen Nachbrenner verwenden, um in die Luft zu gelangen. Wenn der Motor nach jedem Einsatz 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, muss im Flugzeug noch viel mehr abgebaut werden.
@KeithS Sie denken nur an A-A-Raketen, aber selbst dort kann das Timing immer noch wichtig sein. Wenn die Rakete aktiv geführt wird und Sie ein Gegenschuss-Setup (oder in der Luft) haben, reicht möglicherweise zusätzliche Geschwindigkeit aus, damit Ihre Rakete Ihr Ziel fängt und trifft. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von SAM-Batterien (von denen einige noch von einigen langjährigen Diktatorstaaten verwendet werden), die überholt oder zumindest überholt werden können. Aber in einem beladenen Jet (wie einem F-16CJ) bringt Ihnen diese zusätzliche AB-Geschwindigkeit ein paar zusätzliche Sekunden Leben, die in einer Reihe von Situationen möglicherweise ausreichen.
@KeithS, Ich weiß nichts über die F15 / 15, aber es war früher bei einigen Flugzeugen der Fall, dass selbst bei Verwendung des Jets mit voller Leistung viel Wartung erforderlich war.
@IanRingrose Nun, Militärflugzeuge benötigen im Allgemeinen sowieso viel Wartung. Ein F-16 kostet durchschnittlich 22 Riesen Kraftstoff und Wartung pro Stunde. Die F-15 kostet 45 Riesen und die F-22 satte 70.000 US-Dollar pro Flugstunde. In Mannstunden pro Flugstunde benötigt die F-22 anscheinend 30 Stunden Bodenwartung für jede Stunde in der Luft.
Toter Faden und ein kleiner Punkt der Pedanterie, aber die Abgastemperaturen sind normalerweise nicht hoch genug, um einen Nachbrenner anzuzünden, sodass ein Funkenzünder verwendet wird - außer bei der Blackbird, bei der sich selbst das mit dem schwerflüchtigen Kraftstoff TEB nicht darauf verlassen konnte wurde benutzt,
Das Bearbeitungszeitlimit wurde verpasst, aber die Quelle ist [AgentJayZ] (https://youtu.be/3SH5953iQ6w?t=4m29s) auf YouTube. Er arbeitet hauptsächlich an älteren Turbojets, aber ich nehme an, dass dies immer noch der Fall ist.
Warte was? 50% ist eine kleine Steigerung? Ist es, weil ich ein Physiker bin, kein Pilot, 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.
#2
+17
jklingler
2015-07-27 16:36:19 UTC
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Mit dem Nachbrenner wird Kraftstoff stromabwärts der Turbine eingespritzt. 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 F / A-18C Hornet verwendet 2 Turbofans von General Electric F404-GE-402)

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

Aus diesem Wikipedia-Artikel:

Aufgrund ihres hohen Werts Kraftstoffverbrauch, 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 gilt auch für Starts von kurzen Landebahnen, die Unterstützung des Katapultstarts von Flugzeugträgern und in Luftkampfsituationen.

Es stimmt, dass ein Kampfjet den Nachbrenner selten einschaltet, weil er extrem viel Kraftstoff verbraucht. Manchmal bis zum Faktor 10 zum normalen Kraftstoffverbrauch. Das ist auch der Grund, warum sie es nicht immer benutzen: Die Reichweite des Kampfjets wird durch den Einsatz des Nachbrenners drastisch reduziert.

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

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

Ich musste nachsehen, was ein "daN" ist. Für alle anderen, die verwirrt sind, ist "da" die Abkürzung für das metrische Präfix "deca" (auch "deka"), was einen Faktor von 10 bedeutet. (Danke [Wikipedia] (https://en.wikipedia.org/) wiki / Deca-)!) 1 daN ist also 10 N. 1 N (N ist die Abkürzung für Newton) ist die metrische Krafteinheit, die natürlich eine Masse von 1 kg mit 1 m / s ^ 2 beschleunigt.
#3
+13
alephzero
2015-07-27 21:19:50 UTC
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Es ist möglich, ein Flugzeug zu entwerfen, das mit Überschallgeschwindigkeit ohne Nachbrenner fliegen kann (z. B. 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.

Es gibt auch die berühmte SR-71 Blackbird, die mit Mach 3 und schneller fährt ... Der Nachbrenner der 2 Pratt & Whitney J58-Turbinen wird sehr oft und lange verwendet. Dieses Flugzeug ist jedoch für den Betrieb in großen Höhen und bei hohen Geschwindigkeiten (bis Mach 3,36) ausgelegt.
"* Die meisten Düsenjäger sind nicht für eine effiziente Überschallkreuzfahrt in einer geraden Linie mit konstanter Geschwindigkeit ausgelegt, daher ist der Überschallflug ohne Nachbrenner nicht das Hauptentwurfsmerkmal des Designs. *" 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.
#4
+8
Richard Maurer
2019-03-28 20:18:34 UTC
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Ich bin 7 Jahre lang mit B-1B geflogen. Ich hatte auch Flüge in F-15 und F-16. 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, die Brennernutzung zu minimieren:

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

2) Diese zusätzlichen 50% über die Mil-Leistung hinaus sind tatsächlich 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, verwenden Sie zuerst die überschüssige Fluggeschwindigkeit, um die Kurvengeschwindigkeit zu verlangsamen. Der B-1 kann die Kurvengeschwindigkeit ohne Brenner beibehalten, da er bei relativ niedrigem g liegt. Ein Jäger 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 wird ein Pilot in einer Runde, in der eine Radarrakete besiegt werden soll, häufig davon ausgehen, dass sich ein Wärmesucher in der Luft befindet, um eine Radarrakete zu besiegen, und einen Brenner trotzdem vermeiden, da IR-Raketen "passiv" erkennen, was bedeutet, dass keine oder nur eine geringe Warnung vorliegt .

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 den Brenner, den sie benötigen, um die Bedrohung vom Heck 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 der Brenner häufig benutzt wird, ist der Start. Dies ist statistisch gesehen eine der gefährlichsten Flugphasen, und das schnelle Erreichen der Fluggeschwindigkeit minimiert die Gefahr. Wenn ich flog, startete die B-1 immer im Brenner - jetzt nicht sicher. Jäger können unter bestimmten Bedingungen mit mil-Leistung abheben, 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 Kämpfer einige Wartungsprobleme bei der Verwendung 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, da der Brennstoffstrom des Brenners mit der Höhe abnimmt. 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 gute Statistik für die Verkaufsteams der Auftragnehmer, aber es gibt selten einen betrieblichen Grund, und in den 40er Jahren können viele schlimme Dinge passieren (wie Motorstillstand und physiologische Notfälle).

#5
+2
Bill
2020-06-04 08:30:12 UTC
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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 40K ft nur bei M0,95 bei MIL fliegen, kann aber bei MAX M2,5 mit nur 63% mehr statischem Schub ausführen.

#6
  0
Marcelo Pacheco
2018-02-27 02:20:56 UTC
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Die Antwort ist, dass es von Ihrer Höhe abhängt. Sehr viel.
Zum Beispiel werde ich eine F16 nehmen, da ich dies jemandem gefragt habe, der sich online als ehemaliger F16-Crewchef identifiziert hat.
Eine F16, die mit vollem militärischen Schub auf Meereshöhe fliegt, verbraucht ungefähr so ​​viel Treibstoff so voll nach dem Brenner bei FL400 (40000ft).
An der F16-Servicedecke von FL500 verbraucht der volle Nachbrenner deutlich weniger Brennstoff als der militärische Schub auf Meereshöhe.
Also hoch oben, voll nach dem Brenner kann sogar 30 Minuten lang verwendet werden, wenn der Aufstieg effizient durchgeführt wird und der große Mittellinien-Falltank verwendet wurde.
Auf diese Weise kann der F16 tatsächlich Mach 2 erreichen. Es wird eine Weile dauern, bis der Brenner so stark beschleunigt ist.
Dies bedeutet auch, dass ein Vollnachbrenner nicht so viel zusätzlichen Schub erzeugt, aber da die Luft so dünn ist, hat dies einen ziemlich erheblichen Einfluss auf die tatsächlich erzielte Fluggeschwindigkeit.



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