Можно ли рассчитать возможную экономию топлива известных турбовентиляторных двигателей, если бы можно было увеличить рабочее тепло [закрыто]

Вот почему любое окрашенное покрытие не принесет желаемой пользы.

После того, как реактивный двигатель проработает достаточно долго, чтобы достичь нормальной рабочей температуры, лопатки его турбины не просто горячие на внешней поверхности — тепло, которому они подвергаются, проникает в них, и они горячие на всем протяжении. Чтобы противостоять огромным нагрузкам, которым они подвергаются, эти лезвия должны быть прочными не только на поверхности, но и на всем протяжении.

Чтобы тонкое покрытие успешно защищало лопатку турбины от длительного теплового воздействия, оно должно обладать нулевой теплопроводностью, что невозможно для любого твердого тела из обычного материала, включая старлайт.

Напротив, тепловые нагрузки, воздействующие на объекты, подвергшиеся взрыву атомной бомбы, настолько кратковременны, что даже тонкий слой краски не успевает передать эту падающую энергию металлу под ним. А величина теплового импульса настолько велика, что просто испаряет краску, оставляя металл под ней нетронутым. На высокоскоростных фильмах такие вещи, как автобусы и грузовики, подвергшиеся воздействию теплового импульса атомного взрыва, очень четко показывают этот эффект.

Это означает, что из чего бы ни был сделан Starlite, его предполагаемая устойчивость к отслаиванию и испарению в ответ на миллисекундный тепловой импульс совершенно бесполезна для защиты металлических деталей, которые должны выдерживать десятки часов воздействия высоких температур.

Из видеороликов BBC хорошо видно, что материал расширяется при нагревании.

Это то, чего вы не хотите в реактивном двигателе. Если ваш двигатель изменит форму и уменьшит доступное поперечное сечение для прохождения воздуха, ваша эффективность не сможет ничего сделать, кроме как упасть.

Скажем иначе: покрытие внутренней части реактивного двигателя не является идеальным применением для Starlite в его нынешнем виде. Если в будущем формула Starlite будет выпущена и улучшена таким образом, что материал не будет непредсказуемо расширяться при сильном нагреве, то это может быть приложением, заслуживающим внимания, но до тех пор это остается чистой спекуляцией, поскольку мы не знать реальные пределы материала (такие как толщина, необходимая для того, чтобы покрытие было эффективным, устойчивость покрытия к длительному воздействию и т. д.)

Термодинамически вы можете рассчитать эффективность двигателя с циклом Брайтона (газовой турбины) на основе разницы между пиковой «горячей» температурой и температурой выхлопных газов («холодной» температурой), предполагая, что вы не изменяете соотношение давлений между атмосферным и двигатель максимум. Увеличение (абсолютного) температурного соотношения между горелкой и выхлопом при прочих равных факторах повысит тепловой КПД на такое же соотношение.

Однако это очень трудно сделать. Керосин сгорает только при высокой температуре, а современные двигатели хорошо защищают лопатки турбины от тепла — добавление теплоотводящего покрытия очень мало улучшит температуру горелки и, следовательно, немного повысит эффективность. Самые последние улучшения эффективности газовых турбин были связаны с работой горелки при более высоком давлении и поиском лучшего компромисса между массовым расходом выхлопных газов и скоростью выхлопных газов.