Como o supercruise é alcançado?

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O artigo da Wikipédia informa que supercruise é uma condição em que uma aeronave pode atingir velocidades acima de Mach 1 sem usar os pós-combustores altamente ineficientes . Mas ainda assim, não há muitos mecanismos que possam alcançar isso.

Qual é o requisito específico para um mecanismo atingir supercruise? Por que a maioria dos mecanismos não consegue ultrapassar o superaquecimento sem que o reaquecimento seja ativado?

    
por Victor Juliet 08.07.2015 / 07:35

2 respostas

É menos sobre o motor e mais sobre a combinação de motor e avião. Teoricamente, tudo o que é necessário é que o empuxo do motor (s) sem que os pós-combustores consigam superar o arrasto inerente do avião a uma velocidade superior a Mach 1. Simples, certo?

Bem, para fazer isso, você enfrenta uma física muito pesada. Primeiro e mais simples, dado um coeficiente de arrasto para a aeronave em uma configuração "limpa", a força de arrasto aumenta no quadrado da velocidade. Então, para ir duas vezes mais rápido, você precisa de quatro vezes o empuxo, com todas as outras coisas sendo iguais. Motores a jato simplesmente não escalam dessa maneira; você precisa de um motor maior para fornecer mais empuxo máximo, e então todas as coisas não são mais iguais.

Em segundo lugar, os aviões não são construídos como carros, onde em muitos casos há espaço suficiente sob o capô para cair em um bloco de motor maior e um turbocompressor para dobrar a potência para o peso adicional insignificante. Projetos de caça têm que envolver essencialmente uma pele aerodinâmica o mais próximo possível do piloto, motor, aviônicos e armazenamento de combustível. Durante muito tempo, a eficiência do motor foi bastante estática, portanto, mais impulso significou mais motor. Um motor maior significa um avião maior, o que significa mais arrasto, o que compensa os ganhos de empuxo e, portanto, o aumento de velocidade do motor maior.

Em terceiro lugar, há algumas mudanças aerodinâmicas complexas envolvidas quando um avião transita a barreira do som. O fluxo de ar para os motores aumenta em velocidades mais altas, o que reduz a taxa de compressão do motor; as turbinas de admissão tornam-se cada vez menos eficientes à medida que a velocidade aumenta e, portanto, você obtém cada vez menos benefícios do fluxo de ar de "bypass" do turbofan. Os pós-combustores são mais ou menos uma maneira simples de continuar a ficar mais impulsionada depois que as turbinas de admissão não estão mais comprimindo significativamente o ar, tomando esse ar, despejando um monte de combustível extra nele e conduzindo a explosão prolongada. Isso, no entanto, usa de dez a cinquenta vezes a taxa de fluxo de combustível de cruzeiro da aeronave.

O F-22 consegue supercruise em parte, estendendo a faixa operacional eficiente dos motores com "bypass variável". Em velocidades aerodinâmicas mais baixas, o bypass do motor é aumentado para permitir que os turbofans aumentem o empuxo com o mínimo de combustível. Em velocidades aerodinâmicas mais altas quando o efeito turbofan diminui, o bypass do compressor é reduzido para colocar mais ar na câmara de combustão (junto com mais combustível), o que aumenta o empuxo além do limite normal de compressão mais eficientemente do que simplesmente queimando o fluxo de ar com um pós-combustor. p>

Finalmente, há a exigência simples de supercruise no perfil de missão de uma aeronave. Poucas coisas no combate aéreo ocorrem em velocidade supersônica; você não pode brigar com eficácia em Mach 1 porque sua taxa de giros sustentáveis é medida em milhas, muitas vezes você não pode descartar o decreto de gravidade (bombas) porque eles não cairão da aeronave de maneira estável ou previsível, e na No caso do Raptor, você tem que abrir as portas de carga útil para distribuir suas armas e isso aumentará seu arrasto ali mesmo.

Supercruise tem um propósito singular; para aumentar a velocidade de trânsito da aeronave de e para a zona-alvo, sem sacrificar o alcance despejando combustível nos pós-combustores em dez a cinquenta vezes "poder militar". Para um caça de superioridade aérea (combinação interceptador / dogfighter), isso é muito importante, mas o F-22 foi o primeiro caça dos EUA desenvolvido a partir do zero para aproveitar o mais recente progresso tecnológico no projeto de aeronaves para que pudesse ser alcançado. A última vez que os projetistas de caças dos EUA tiveram a oportunidade de projetar um superastre "custo-sem-nenhum-objeto" foi há quase 40 anos com o F-15, e os dois principais projetos de caça entraram no serviço dos EUA nesse ínterim, o F-15. 16 e F / A-18, foram o resultado de uma competição de design especificamente destinada a criar um caça multirole de baixo custo para servir como a maior parte da frota aérea.

Outros caças com supercruise projetados por aliados da OTAN chegaram primeiro à produção; o interceptor de relâmpago elétrico inglês é considerado o primeiro caça de produção capaz de supercruise (anterior à cunhagem desse termo), e o Dassault Rafale é capaz de supercruise em certas configurações prontas para missões até Mach 1.3, e derrota o Raptor para mercado em cerca de 2 anos, embora o Raptor tenha uma velocidade máxima substancialmente superior sob o poder militar total (acelerador de 100% sem pós-queima).

    
09.07.2015 / 21:59

Quase qualquer motor a jato pode ser usado para super cruzeiro. Certas características ajudam, no entanto:

A aeronave precisa ter impulso suficiente e baixo arrasto, então área-governante e uma baixa massa de voo ajuda.

Supercruise foi inventado como um termo de marketing para o Lockheed F-22 . Note-se que um número de projetos anteriores também poderia cruzar supersicamente sem pós-combustor . O design stealth do F-22 requer o armazenamento interno de armas, o que torna mais fácil alcançar o super cruzeiro. Lojas externas cheias de armas e tanques externos tornariam o super cruzeiro praticamente impossível.

    
08.07.2015 / 08:20