Из чего состоит бездымный реактивный двигатель?

Я недавно читал о МиГ-29 и его многочисленных модернизациях, одна из которых (МиГ-29М) была с бездымными двигателями.

Из чего состоит бездымный реактивный двигатель? Это просто топливо или что-то в том, как работает двигатель?

Я заметил, что дымные двигатели были более распространены в прошлом, и мне интересно, почему это так. Их просто было легче построить по какой-то причине?

Просто как догадка: более эффективное сгорание. Дым — это, по сути, не полностью сгоревшие частицы, поэтому чем больше топлива вы сжигаете, тем меньше у вас дыма. ( Как вы это поняли, я не знаю, поэтому я не публикую ответ :)).
Срыв компрессора сделает реактивный двигатель бездымным, но этого состояния следует избегать во время полета.
@HowardMiller Я думаю, что пламя с большей вероятностью приведет к бездымному двигателю, чем к остановке компрессора (хотя последнее может привести к первому, но имеет тенденцию производить значительное количество дыма в процессе .)
@reirab, я должен признать, что не видел много перебоев с пламенем, но да, остановки компрессора, как правило, довольно драматичны. Когда я был в заливе Камрань, обычный план запуска самолета заключался в том, чтобы как можно быстрее взлететь по взлетно-посадочной полосе, развернуться и как можно быстрее набрать высоту. Для сверхзвуковых истребителей это означало запуск на форсаже, и я никогда не видел много дыма. С-130 с газотурбинными двигателями почти такие же. C-124 впрыскивают в двигатели водно-спиртовую смесь на взлете, и у них, как правило, больше дымного хвоста.

Ответы (2)

Как правило, дым исходит от не полностью сгоревшего топлива.

Обычно реактивный двигатель сжигает очень бедную смесь (из-за температурных ограничений турбины). Тем не менее, заставить сгореть все топливо - серьезная проблема, прежде всего потому, что воздух/смесь течет в двигателе быстрее, чем фронт пламени. Так что для обеспечения стабильного горения в ход идут многие хитрости: камера сгорания расширяется вслед за компрессором; есть специальные вихрегенераторы, которые заставляют смесь идти в обратном направлении и циркулировать; воздух может подаваться поэтапно вдоль камеры и т. д.

Эту сложную газодинамику трудно оптимизировать, особенно в 70-е годы, когда разрабатывались двигатели МиГ-29 (РД-33). Что обычно происходит, так это то, что в камере сгорания есть карманы с переобогащенной смесью, и лишнее топливо разлагается из-за высокой температуры, прежде чем у него появляется возможность сгореть.

Насколько мне известно, РД-33МК получил переработанную камеру сгорания (среди прочего), но какие именно изменения, сказать сложно. Я могу предположить, что источником первоначальной проблемы было то, что у РД-33 был ранний образец кольцевой камеры сгорания, который тогда был недостаточно изучен. Но проблема была достаточно серьезной, чтобы сделать МиГ-29 более заметным в визуальном бою.

Разве худой не горит горячее, чем богатый?
@Agent_L Нет, если у вас достаточно избыточного воздуха, который разбавляет выхлопные газы 5-10: 1. Я считаю, что это стехиометрическая (идеальная) смесь, которая горит сильнее всего, потому что нет лишнего топлива или воздуха для нагрева.
@Agent_L, карбюраторные поршневые двигатели с искровым зажиганием, которые до сих пор используются во многих самолетах GA, всегда работают в пиковом режиме, потому что они имеют тенденцию работать с грубым пиковым режимом из-за неравномерности распределения топлива. Таким образом, более бедный означает более горячий, потому что он ближе к стехиометрическому. Но турбины (и двигатели с воспламенением от сжатия) работают на обедненной смеси с большим количеством избыточного воздуха, а чем беднее, тем холоднее.

Дым возникает из-за сажи в дымовых газах, поэтому углеродистая часть углеводородного топлива сгорает не полностью.

В литературе (извините, с платным доступом, но вы можете прочитать первую страницу) сообщается, что в первые десятилетия проектирования реактивных двигателей большая часть разработки камер сгорания была методом проб и ошибок. В частности, чтобы получить бездымную камеру сгорания, команде JT9D пришлось выполнить 465 модификаций и 140 полных испытаний двигателя. В основном эти приемы помогают:

  • Низкие скорости потока благодаря продуманной конструкции диффузора на выходе из компрессора
  • Завихрение потока на входе в камеру сгорания для улучшения смешивания топлива с воздухом.
  • Измеренный приток воздуха в камеру сгорания, чтобы в зоне впрыска топлива была по существу стехиометрическая смесь для наилучшей стабильности пламени. Затем добавляется больше воздуха во вторичную и третью зоны разбавления. Это разбавление помогает снизить температуру газа, чтобы поток газа был приемлемым для турбины.
  • Более длинные камеры сгорания, так что 99% сгорания может быть достигнуто в конце вторичной зоны.

Выбор правильного топлива также помогает. Если бы вы сжигали метанол или этанол, получить бездымную камеру сгорания было бы легче, но при этом страдает плотность энергии топлива. Более легкие виды топлива с более короткими углеводородными цепями помогают, но их производство дороже и плотность энергии снижается, поэтому предпочтение отдавалось керосину, даже если при его сгорании образуется сажа.

Из чего состоит бездымный реактивный двигатель?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v