Um motor a jato pode se beneficiar do aumento de óxido nitroso?

Para o combustor, eu digo que a resposta é não, porque o que está limitando a taxa de combustível, não é a quantidade de oxigênio (turbinas de turbina a gás funcionam muito magras), mas a capacidade dos materiais da turbina de suportar gás mais alto temperatura entrando na turbina. Assim, para aumentar temporariamente a potência do motor, a injeção de água no combustor foi usada nos primeiros motores a jato, para aumentar o empuxo durante a decolagem.

Isso soa bastante intuitivo, mas a explicação é baseada na termodinâmica. Naturalmente, a água evapora em vapor, que então é aquecida até a temperatura de saída do combustor. Este processo de evaporação e aquecimento da água e, em seguida, do vapor, é retirado do calor do combustor e, assim, reduz a temperatura do queimador (para o mesmo fluxo de combustível). No entanto, o motor não precisa adicionar mais combustível para compensar esse resfriamento, no mesmo nível de empuxo, porque a energia adicionada ao vapor ainda está disponível na turbina, para ser liberada à medida que a mistura de gás de combustão / vapor flui. através da turbina, expande e esfria. Enquanto esfria, desiste dessa energia, que é efetivamente usada para alimentar a turbina. A energia restante é então convertida em impulso, à medida que o fluxo se expande através do bico propulsor final. Mas agora, porque a temperatura da turbina é menor para o mesmo nível de empuxo, o fluxo de combustível pode ser aumentado até que a temperatura máxima de entrada da turbina seja alcançada, e agora fornecendo mais .

Então, ao invés de injetar N2O no combustor principal, injetar água.

Para o pós-combustor (AB), no entanto, o caso é bem diferente, e acredito que um benefício de desempenho poderia existir. A combustão AB corre muito mais perto de uma razão de equivalência de 1 (cerca de 0,96), isto é, queimando quase 100% do nível de combustível que pode ocorrer com a combustão completa de todo o ar disponível. E ao contrário do combustor principal, não há limites reais de temperatura do material (o ar frio de bypass sai ao longo do interior da superfície do duto AB). Mas a questão é: você realmente quer fazer isso, operacionalmente? É melhor usar parte da capacidade do tanque para alguns N2O, ou apenas para combustível? Suspeito que, operacionalmente, é melhor poder usar o AB por mais tempo, com um nível de pressão ligeiramente menor do que com o menor, para um maior empuxo. Eu não acredito que aeronaves militares usem AB para correr mísseis, então o puro impulso não é o único objetivo. Mas essa é outra pergunta (próxima) ....

A potência pode ser aumentada em turbojatos através de injeção de água ou pós-combustão, como as outras respostas explicam. Cada técnica tem suas vantagens e desvantagens, mas não é adequada para mais do que alguns minutos - normalmente durante a decolagem, a subida e a aplicação de emergência de guerra durante o combate.

A injeção de água funciona melhor em níveis baixos, onde há mais oxigênio disponível. Os pós-combustores funcionam em todas as altitudes, mas fazem uso ineficiente de combustível em comparação com o turbojato de base (o consumo de combustível específico pós-combustão é aproximadamente duas vezes mais por quilo de empuxo). Os únicos motores a jato que conheço combinam as duas técnicas estão nos MiG-25 e -31.

Atualmente, não há motores a jato que anunciam injeção de óxido nitroso, mas isso não significa que não possa ser útil em certas situações. A primeira decisão é se injetar nitroso líquido ou gasoso: o líquido é claramente melhor tanto por causa do armazenamento mais denso quanto do resfriamento da carga de mudança de fase. Esse efeito de resfriamento é a única razão pela qual você pode usar nitroso na decolagem, mas como você adicionaria oxidante ainda haveria preocupações com a temperatura. O melhor lugar para usar nitroso seria em altitude para o desempenho extra de subida ou velocidade correndo onde o motor teria excesso de combustível disponível (até os fluxos do nível do mar). Nesses casos, a injeção nitrosa provavelmente seria preferível ao pós-combustão, pois o empuxo máximo seria maior (o nitro pode produzir até 70% mais energia em comparação aos 50% do pós-combustão) E produziria essa potência extra sem o consumo específico de combustível do afterburning. Isso significa não só ir mais rápido, mas também ir mais além. Então, definitivamente há um lugar para injeção de nitrogênio em jatos.

Mas o que Putin faria? H adicionaria nitroso à injeção de água e pós-combustão em seus MiG-31 e talvez consiga um avião que seja finalmente mais rápido que um SR-71.

O nitro funciona bem em um motor a gás de pistão porque a mistura está em uma faixa bastante estreita, e oxigênio adicional pode ser utilizado com uma mistura que é enriquecida, além de ter adicionado oxigênio. Com efeito, ele cria o equivalente a um impulso de entrada, porque adiciona oxigênio disponível.

O motor da turbina funciona muito mais magro e possui uma ampla faixa de mistura que suporta a combustão. Como as turbinas normalmente têm oxigênio extra, elas não se beneficiariam da adição de oxigênio disponível. Pelo menos não da maneira que um motor a pistão com uma mistura de combustível enriquecido seria.