Por que a maioria das aeronaves militares usa motores diferentes dos aviões comerciais?

Duas razões: idade e velocidade.

Os turbofans de bypass alto só existem desde os anos 70 - o B-52 foi um dos primeiros aviões militares movidos a jato produzidos em massa e os turbofans simplesmente não estavam disponíveis na época. O mesmo para o U-2.

Muitas aeronaves de caça são supersônicas, e a propulsão do motor a jato T é definida como $ T = \ ponto {m} \ cdot (V_e - V_0) $, com $ V_0 $ a velocidade do ar. A velocidade de escape $ V_e $ deve ser maior que a verdadeira velocidade do ar para gerar empuxo, e os turbojatos têm uma velocidade de fluxo de escape muito maior do que a corrente fria do turbofan.

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Turbocompressores puros são barulhentos e sedentos, e caças modernos usam motores a jato de baixo desvio com fluxos de escape mistos, como o descrito acima. Essa configuração ainda permite o uso de pós-combustores: impulso de decolagem é onde turbofans de bypass alto são particularmente strongs.

    

Quando aeronaves militares e civis de velocidades similares são comparadas, seus motores diferem principalmente por seus nomes. É simplesmente muito caro desenvolver um tipo civil em paralelo a um tipo militar, quando mais tarde ambos são usados da mesma maneira. Exemplos:

• O mecanismo B-52 é chamado J57 e foi produzido pela Pratt & Whitney A mesma empresa chamou este projeto JT-3C quando foi montado no Boeing 707 e no DC-8. Modelos posteriores usaram um desenvolvimento de turbofan do J57, o Pratt & Whitney TF33, que foi chamado de JT3D em uso civil.
• A C-5A Galaxy foi pioneira em turbofans de alto bypass com o General Electric TF39 , que foi usado no Boeing 747 , DC-10 e A300B como o CF6 depois.
• Até mesmo a mesma aeronave às vezes usa um nome diferente para basicamente o mesmo motor, dependendo do uso: O T-39 Sabreliner usou o motor J60 enquanto o civil Sabreliner chamou o mesmo mecanismo JT12 .

Mas mesmo quando o regime de voo é diferente, a reutilização de componentes é comum entre motores civis e militares:

• O núcleo da General Electric F101 (instalada no bombardeiro B-1A, a primeira versão supersônica da B -1) tornou-se o turbofan CFM-56 que é usado no Boeing 737 ou no Airbus A320.

O vôo supersônico requer alta velocidade do bocal, portanto altas taxas de bypass são inadequadas. No entanto, as diferenças entre motores sub e supersônicos desaparecem quanto mais perto você se aproxima do núcleo do gerador de gás. O compressor de alta pressão, a câmara de combustão e a turbina de alta pressão têm o mesmo aspecto. Motores civis adicionam um grande ventilador na frente, enquanto motores militares supersônicos às vezes adicionam um pós-combustor. A maior diferença, no entanto, está nas ingestões (grande ingestão de pitot com sem corte para aeronaves subsônicas versus ajustável entradas de pico ou de rampa para vôo supersônico) e bocal (fixo para voo subsônico versus complexo, bico convergente-divergente ajustável para vôo supersônico).

    

Concordo com todas as respostas postadas até agora, particularmente em relação à velocidade supersônica. Deixe-me adicionar outra perspectiva: Diferenças nas prioridades.

Os principais fatores que influenciam o projeto do motor são: custo, peso, eficiência de combustível e tempo de resposta (quanto tempo a partir de quando o piloto move o acelerador até quando você tem empuxo total) e capacidade de manutenção. Tanto os operadores militares quanto os comerciais se preocupam com tudo isso, mas diferem em qual deles é mais importante.

Para um operador comercial, a eficiência de combustível supera todo o resto, mãos para baixo. A conta de combustível para uma grande companhia aérea pode chegar a bilhões de dólares por ano, então economizar até 0,1% de eficiência de combustível vale muito para eles. É por isso que você vê altos ventiladores de turbo em todos os jatos comerciais. Essa configuração é a mais eficiente em termos de consumo de combustível. A desvantagem é que, uma vez que o piloto empurra o acelerador, leva alguns segundos para que esse grande fã gire. As companhias aéreas estão dispostas a viver com isso em troca de uma melhor eficiência de combustível.

Os militares se preocupam com a eficiência de combustível, mas também se preocupam com o tempo de resposta. Quando um piloto de caça quer empurrar, ele quer empurrar direito agora e o custo é secundário. Esperar alguns segundos para que o motor responda pode ser a diferença entre a vida e a morte. É por isso que você vê pós-combustão em jatos de combate. Afterburners são ótimos para dar-lhe uma enorme quantidade de impulso muito rapidamente. Mas eles são grandes beberrões de gasolina para que você nunca os coloque em um jato comercial.

    

Não é universalmente verdade que aeronaves militares e comerciais usem motores diferentes. As versões militar e comercial do Boeing 707 / C135 usavam motores semelhantes às versões militar e comercial do DC10.

No entanto, as aeronaves de combate geralmente são movidas por motores turbofan de derivação baixa, em vez dos turbofans de derivação alta usados em jatos comerciais. Os motores de baixo desvio são menos eficientes em termos de combustível, mas são mais compactos e têm uma maior relação empuxo-peso do que os motores de alto desvio, além de incluir um pós-combustor que pode ser usado para aumentar o empuxo em períodos críticos, embora à custa de ainda mais consumo de combustível.

O projeto da aeronave de reconhecimento Lockheed SR71 "Blackbird" contava com motores turbo-ramjet que, em alta velocidade, geravam a maior parte de seus impulsos nos dutos de desvio em torno do motor turbojato central, usando o princípio de ramjet no qual o ar que entra é comprimido pressão de aríete sozinha sem o uso de um compressor.

O requisito para velocidades máximas supersônicas tem sido tradicionalmente um fator importante na determinação da escolha de motores para combate, embora tais velocidades tenham sido, na prática, apenas rotineiramente usadas por aeronaves de reconhecimento, mais notavelmente o SR71. A maioria dos caças tripulados usa tanto combustível no pós-combustor que essa capacidade é raramente usada, exceto na decolagem e na manobra de altos fatores, quando o impulso extra é necessário para neutralizar o arrasto induzido em altos ângulos de ataque (AOA). O Raptor F22, no entanto, tem uma capacidade "supercruise" de alcançar velocidade supersônica sem o uso de afterburner.

    

O B-52 e o U-2 não são os melhores exemplos, ambos são designs de 60 anos que usam designs de motores de 60 anos. O primeiro turbofan voou em 1952 , mas demorou um tempo para os turbofans se tornarem comuns. Em 1961, o B-52H tornou-se o primeiro B-52 a ter turbofans. Nos anos 70 , os turbofans também eram usados em caças.

Modernos caças supersônicos usam turbofans, por exemplo, o F-22 usa o motor P & W F-119 que tem uma taxa de desvio de 0,25. Este motor pode conduzir o F-22 a velocidades supersônicas sem usar seu pós-combustor.