Você compara os SFCs em diferentes velocidades. Isso é como comparar cargas úteis para aeronaves de tamanhos diferentes. O SFC sobe com velocidade e, portanto, deve ser comparado na mesma velocidade. O trabalho executado por um motor é a distância dos impulsos vezes e a velocidade mais alta significa que o mesmo empuxo realizará mais trabalho por unidade de tempo quando o motor se mover mais rápido. O motor em movimento precisa

Esta equação explica a melhor eficiência de motores e propulsores de alto índice de desvio na mesma velocidade, porque a eficiência de propulsão é proporcional ao inverso de $ \ Delta v $.

Eficiência geral

Este é o produto da eficiência térmica e propulsora, e a equação é $$ \ eta_ {total} = \ frac {T \ cdot v _ {\ infty}} {Q} $$ onde $ T = \ ponto {m} \ cdot \ Delta v $ denota o empuxo. Convenientemente, $ \ Delta v $ é eliminado no produto, permitindo que os motores a jato como o Olympus 593 tenham uma aparência muito melhor em comparação com outros motores.

Eficiência de entrada

Esta resposta seria incompleta sem uma olhada na entrada do Concorde. No cruzeiro, ele elevaria a pressão do ar na face do compressor por um fator de mais de seis sobre a temperatura ambiente, desacelerando o fluxo com eficiência. O compressor adicionou uma taxa de compressão de 12, então a pressão na câmara de combustão foi 80 vezes maior que a temperatura ambiente. Esta alta pressão faz com que o motor seja tão eficiente, mas é também necessário para manter a combustão . Lembre-se, a pressão ambiente em 18 km é de apenas 76 mbar, então a pressão absoluta na câmara de combustão no cruzeiro era de apenas 6 bar.

No entanto, a comparação dos resultados de uma bancada de testes produziria um quadro muito diferente.

O artigo da Wikipédia sobre consumo específico de combustível realmente usa o Concorde como exemplo, provavelmente porque era um caso tão extremo. Eu provavelmente deveria editar para tornar isso uma resposta real, mas como eles usam sua pergunta específica como exemplo, apenas citarei.

SFC varies with throttle setting, altitude and climate. For jet engines, flight speed also has a significant effect upon SFC; SFC is roughly proportional to air speed (actually exhaust velocity), but speed along the ground is also proportional to air speed. Since work done is force times distance, mechanical power is force times speed. Thus, although the nominal SFC is a useful measure of fuel efficiency, it should be divided by speed to get a way to compare engines that fly at different speeds.

For example, Concorde cruised at Mach 2.05 with its engines giving an SFC of 1.195 lb/(lbf·h) (see below); this is equivalent to an SFC of 0.51 lb/(lbf·h) for an aircraft flying at Mach 0.85, which would be better than even modern engines; it was the world's most efficient jet engine.[2][3] However, Concorde ultimately has a heavier airframe, and due to being supersonic is less aerodynamically efficient, i.e., the lift to drag ratio is far lower. In general the total fuel burn of a complete aircraft is of far more importance to the customer.

Minha interpretação pessoal como leigo total disso é que o alvo original da velocidade do ar era maior que a velocidade do ar do Concorde, porque os problemas de vôo supersônico eram subestimados. Por causa dessas questões, o Concorde real foi construído apenas para Mach 2. O design do motor ainda era influenciado pelo alvo original de velocidade no ar (o que quer que fosse) e, como resultado, tinha maior velocidade de escape do que realmente era necessário. Isso resultou em maior consumo de combustível e ruído. O alcance reduzido e o aumento do ruído, por sua vez, limitavam as rotas que o Concorde podia voar e as áreas onde o vôo supersônico poderia ser usado. O que tornou a Concorde comercialmente um sucesso "limitado" e fez a atualização dos motores para aqueles otimizados para a velocidade real comercialmente impraticável.

Note que o acima é minha especulação do fundo. A parte importante é que a velocidade de escape dos motores é mais rápida do que a necessária para o Concorde. Isso significa que, apesar da boa eficiência térmica e energética, a eficiência do empuxo é menor do que a necessária

Então, sim, os motores eram antieconômicos e sofriam com ruído excessivo e consumo de combustível, mas isso se devia ao fato de a fuselagem e o motor serem ótimos para diferentes velocidades. Os motores eram bastante eficientes, com a melhor eficiência térmica alcançada na época, eles apenas foram otimizados para a velocidade errada que na prática não foi alcançada.

In what way are the Concorde's engines considered efficient?

TSFC / velocidade

O artigo da Wikipédia, "Impulsionar consumo específico de combustível" , mencionado na pergunta, diz

although the nominal SFC is a useful measure of fuel efficiency, it should be divided by speed to get a way to compare engines that fly at different speeds.

For example, Concorde cruised at Mach 2.05 with its engines giving an SFC of 1.195 lb/(lbf·h) (see below); this is equivalent to an SFC of 0.51 lb/(lbf·h) for an aircraft flying at Mach 0.85, which would be better than even modern engines; it was the world's most efficient jet engine.[2][3]

Eu acho que o que eles estão dizendo é, talvez, que a quantidade de trabalho termodinâmico sendo produzido por quantidade unitária de o combustível estava alto. Concorde estava navegando em Mach 2 e tinha um alcance de 7000 km. Provavelmente não há muitas aeronaves em torno dessa necessidade para fazer isso. Seus motores estavam produzindo um muito trabalho a mais do que um turbofan de bypass alto típico conectado a um jato de fuselagem larga a Mach 0,85.

Eficiência Térmica

Eles são considerados com alta "eficiência térmica" em Mach 2 .

Eles são considerados ineficientes em velocidades mais baixas.

The Rolls-Royce Olympus 593 Mk 610 installed in Concorde STILL remains the most efficient jet engine in the world at Mach 2, as far as thermal efficiency is concerned. This is due to the design of the engine itself of course, but mainly down to the intake, and to a lesser extent the individual nozzle designs. ... (As efficient as the OLY 593 is at Mach 2 and about, at slower speeds it uses fuel like it’s going out of fashion, hence the need for a minimum of low speed flying with Concorde).

De um monte de entusiastas do Concorde .

Impulso específico

Outra maneira de medir a eficiência do motor é o impulso específico

^{Gráfico por Kashkhan}

A eficiência é uma coisa energética.

Energia é força vezes a distância.

Diferencie, você obtém poder é força vezes a velocidade. Acontece que você nem precisa saber o impulso de cruzeiro, você pode calcular a eficiência no TSFC (que é muito bem porque é usado).

Embora o motor do Concorde estivesse gerando menos força por unidade de fluxo, o veículo estava indo 2,5 vezes mais a cada segundo. Se você dividir a potência útil (velocidade dos tempos de empuxo) em potência no combustível (o fluxo de combustível mede a energia por unidade de massa de combustível), você pode calcular a eficiência energética dos motores do Concorde.

Então vamos fazer isso. Aqui estão os números básicos que encontrei na web e os converto em unidades básicas do SI:

Velocidade do cruzeiro = 2,124 km / h = 590m / s TSFC @ cruzeiro = 33,8 g / (kN · s) = 33,8e-6 kg / N.s Energia específica do combustível de aviação = 43,15 MJ / kg

Energia por N m / s = potência por Newton = força vezes por Newton = 590 m / s / Newton = 590 Joules por segundo por Newton Energia de combustível usada pelo motor por N = 43.15e6 MJ / kg x 33e-6 kg / N.s = 1458 joules por segundo por Newton

Então, dividindo um pelo outro, os Newtons cancelam e temos 40% de eficiência.

Tendo em mente que está em uma aeronave, que é o mais leve possível, para qualquer aeronave, isso é incrivelmente bom; melhor do que a maioria das usinas geradoras elétricas que são aparafusadas ao solo, mas alguns motores a diesel podem chegar a mais de 50% em navios muito grandes, e você pode ultrapassar isso em carros com motores de ferro fundido que seriam pesados demais para serem voado.

Vamos fazer um 747-400 no cruzeiro de longo alcance com um motor CF6:

Velocidade de cruzeiro 907 km / h = 251 m / s TSFC 17,1 g / (kN · s) = 17e-6 kg / N.s Então está gerando 251 J / s.N e queima de 17e-6 x 43.15e6J / kg = 733 J / s

Eu faço essa eficiência de 34% do motor.

Isso é bater um turbofan de bypass alto que é usado para cruzeiros subsônicos de longa distância. Então não é só que esses motores eram bons para a época; eles ainda são de classe mundial.

Acho que você está vendo uma diferença aqui em que o SFC está sendo relatado. Os motores do Concorde são otimizados para cruzeiro supersônico, e o SFC é relatado lá. O lutador não é apenas otimizado para cruzeiro supersônico, então você não pode assumir que o valor SFC é para cruzeiro. O YJ93 nunca teve muita utilidade, e o único valor que posso encontrar para o SFC é o incluído na pergunta, mas isso é provavelmente não no cruzeiro .

Compare o 33.8 g / (kNs) para os mecanismos do Concorde para outros motores semelhantes, usando apenas valores para cruzeiro supersônico. O J-58 (SR-71) em Mach 3,2 era 53,8 g / (kNs) (molhado), e o RD-36 (Tu-144) no cruzeiro era 35 g / (kNs).

Eu não acho que foram apenas os motores que permitiram supercruise (cruzeiro supersônico sem reaquecimento). No Concorde, os motores engataram o reaquecimento para acelerar o vôo nivelado de subsônico para supersônico. Uma das principais razões pelas quais o Concorde tinha muito mais alcance do que o TU144 (que teve que ficar reaquecido para permanecer supersônico) é o design da asa. A ala Concorde evoluiu para uma forma mais complexa durante o seu desenvolvimento (acho que entre o primeiro protótipo e a produção Concordes) especificamente por este motivo. Se você olhar para o Concorde pela frente, as pontas das asas varrerão para baixo. Consulte o link para obter mais informações. Mesmo a grande Kelly Johnson não fez desta maneira para o SR-71, que fica aquecido o tempo todo, é supersônico.