É possível criar um fluxo de ar supersônico direto para o pós-combustor de um turbofan, a fim de melhorar o desempenho ou reduzir o consumo de combustível?

0

Eu descobri que o SR-71 Blackbird está usando o chamado "turboramjet" e acho a idéia um pouco atraente, já que eles dizem que com esse motor, o Blackbird é mais eficiente em termos de consumo de combustível em sua velocidade máxima. Eu sei que o mecanismo para tal motor é extremamente complicado, mas o que está em minha mente não é fazer um motor como o Blackbird, mais a ponto de ter um fluxo de ar fresco supersônico direto para o pós-combustor para manter o consumo de combustível um pouco mais baixo graças a mais oxigênio para manter o pós-combustor efetivamente queimado (porque eu ouvi em algum lugar que queimadores de pós queimam 3 vezes mais combustível do que o empuxo seco, espero que isso possa reduzi-lo para apenas duas ou até 1,5 vezes o consumo original de combustível e ter o mesmo desempenho). É possível fazer isso? qual seria o principal problema para tal motor / design? pode produzir mais empuxo / mais eficiência no consumo de combustível? e para o cálculo, digamos que o motor turbofan em questão é o GE F-414-EPE, em pós-combustão, em velocidade supersônica.

    
por Albert G. 08.10.2016 / 06:24

1 resposta

O J-58 retirou ar comprimido do compressor no estágio 4 e o canalizou diretamente para o fluxo na parte traseira da turbina. Isso resfriou o fluxo de escape que entrava no pós-combustor, então a temperatura inicial era mais baixa e a densidade mais alta, o que aumenta a eficiência e o empuxo. Observe que a entrada do SR-71 diminuiu o fluxo para Mach 0,4, portanto, todo o fluxo interno era subsônico. Somente quando o gás de exaustão quente no pós-combustor expandisse novamente, a velocidade do fluxo aumentaria novamente para velocidades supersônicas.

Isso só é possível porque a entrada já comprimiria o ar por um fator de quase 40 ao voar a Mach 3,2. Essa pré-compressão é dimensionada com $$ p_0 = p _ {\ infty} \ cdot \ frac {(1.2 \ cdot Ma ^ 2) ^ {3.5}} {\ left (1+ \ frac {5} {6} \ cdot (Ma ^ 2-1) \ right) ^ {2.5}} $$ Portanto, a pré-compressão é muito menor (menos de 6) para um típico Velocidade máxima do F-414 de Mach 1.8 .

($ Ma $ = número de Mach, $ p_0 $ = pressão de pressão, $ p _ {\ infty} $ = pressão atmosférica).

Os ganhos em eficiência escala com a razão das temperaturas de partida e escape (medida a partir do zero absoluto), então o aumento na eficiência é muito menor do que você parece esperar.

Certifique-se de que a velocidade de fluxo na entrada do pós-combustor seja decididamente subsônica. O fluxo supersônico no início da seção de pós-combustão somente atrasará a ignição até que o fluxo saia pelo bocal. Todos os pós-combustores têm anéis no interior, chamados detentores de chama, que causam fluxo separado local, portanto, um pouco de gás em combustão está sempre presente para incendiar a mistura de ar e combustível recém-chegada.

    
08.10.2016 / 17:03