Насколько плох КПД реактивных двигателей при малых нагрузках?

Для операций вертикального взлета и посадки требуется в 4-5 раз больше тяги, чем при обычном взлете самолета.

Если вы не хотите устанавливать дополнительные подъемные двигатели на гипотетический самолет и использовать вектор тяги, чтобы направить тягу к земле, вы, естественно, получите двигатели значительно увеличенного размера для крейсерского полета.

Но насколько плоха топливная экономичность (тяга на количество сожженного топлива), когда двигатели работают на минимальном самоподдерживающемся уровне дроссельной заслонки во время круиза?

Отношение тяги к весу около 1 является стандартным для истребителей, поэтому создание их вертикального взлета и посадки не приводит к созданию двигателей большего размера, чем в противном случае!
Извините, я думаю, что мой вопрос был недостаточно точным. Операции IMO VTOL полезны не только для истребителей, но и для гражданских самолетов малого и среднего размера, таких как эквивалент спасательного вертолета. Обычные авиалайнеры или частные самолеты обычно имеют тяговооруженность 0,3-0,4.
В этом конкретном случае не требуется большой тяги, чтобы поддерживать скорость намного ниже скорости звука и без каких-либо эффектных маневров.
Эффективность реактивного двигателя довольно плоха при низких настройках дроссельной заслонки. Обороты холостого хода составляют около 70% от максимальных. об/мин.
Самолету вертикального взлета и посадки необходимо соотношение T/W 1:1 при максимальном взлетном весе. Истребители обычно не достигают этого, они достигают только 1/1 Т/Вт при типичных боевых нагрузках воздух-воздух.

Ответы (4)

Современные реактивные двигатели на самом деле созданы не для эффективности, а для производительности.

Если вы считаете эффективность, вы не строите СВВП. Вот почему у F35 есть несколько версий с возможностями вертикального взлета и посадки и без них.

Кроме того, реактивные двигатели даже во время полета должны выдерживать быстрое изменение скорости, быстрое увеличение высоты и высокие коэффициенты нагрузки в сочетании с легкими конструкциями. Поэтому я бы не стал считать взлет самым ответственным этапом полета для таких двигателей, но тут я могу ошибаться.

Все эти условия затрудняют достижение эффективности, скажем, турбовентиляторных или турбовинтовых двигателей.

Обратите внимание, что термин «реактивный» двигатель обычно включает турбовентиляторные двигатели. И все равно больше никто не делает чистые турбореактивные двигатели — истребители обычно используют ТРДД с малой степенью двухконтурности от 1: 0,5 до 1: 1 в наши дни.
@JanHudec, полностью согласен
@JanHudec противостояние между реактивными двигателями и турбовентиляторными двигателями было больше связано с их использованием. Ни один турбовентиляторный двигатель с высокой степенью двухконтурности не сможет поддерживать движение истребителя в течение длительного времени.
Между реактивными двигателями и ТРДД нет противопоставления, потому что ТРДД — это реактивные двигатели. Это не турбореактивные двигатели, а реактивные двигатели, как большинство людей понимает этот термин.
@JanHudec, что вы имеете в виду, говоря, что это не турбореактивные двигатели ?
В турбореактивном двигателе весь поток воздуха проходит через горячую секцию. ТРДД — это двигатель, который имеет двухконтурный, холодный, проточный. Реактивный двигатель - это расплывчатый термин, который обычно охватывает оба типа. Так что ТРД это не ТРД, а реактивный.

Основная проблема с установкой более крупных двигателей заключается в том, что они тяжелее. А так как нужно поднимать еще и вес двигателя, тяговооруженность растет медленнее, чем установленная тяга. В результате значительно снижается доля полезной нагрузки, а доля полезной нагрузки является основным фактором эффективности.

Теперь истребители обычно имеют тягу/массу около 1, но они в основном представляют собой аэродинамические оболочки, обернутые вокруг двигателей и некоторых топливных баков, и почти ничего больше. Их полезная нагрузка слишком мала по сравнению с транспортными самолетами, чтобы быть практичной.

Сейчас вертикальный взлет изредка пригодится в гражданских операциях, но со всеми уже построенными аэропортами не так часто. Для таких случаев у нас есть винтокрыл и конвертоплан AugustaWestland AW609.

В отличие от реактивных, большие винты имеют гораздо меньшую индуктивную мощность, поэтому они могут создавать гораздо большую статическую тягу при той же мощности и, таким образом, поддерживать зависание с достаточно небольшими двигателями. Цена в том, что их тяга уменьшается быстрее со скоростью, поэтому максимальная скорость ниже.

В 1960-х и 1970-х годах были проведены обширные исследования гражданских операций вертикального взлета и посадки. Эти проекты были убиты несколькими факторами:

  1. высокая стоимость топлива (в сочетании с топливным кризисом в начале 1970-х гг.)
  2. высокие капитальные затраты (из-за всех необходимых дополнительных подъемных двигателей по сравнению с обычными самолетами существовали конструкции с десятками подъемных двигателей).
  3. шум. Привлекательность вертикального взлета и посадки заключается в том, что он может работать недалеко от центра города вместо того, чтобы ехать на удаленный аэродром с большой взлетно-посадочной полосой. Но вся эта тяга, необходимая для вертикального взлета и посадки, приводит к потрясающему грохоту (Harrier — один из самых громких истребителей за всю историю, несмотря на то, что его характеристики намного ниже, чем у его современников). Никто не хочет иметь столько шума в городских условиях, что делает все это упражнение бессмысленным.

https://en.wikipedia.org/wiki/Harrier_Jump_Jet

https://en.wikipedia.org/wiki/McDonnell_Douglas_F-15_Eagle

Оба двухмоторных истребителя имеют одинаковую тягу — один кажется немного более аэродинамичным, чем другой. Поэтому я думаю, что топливная экономичность при использовании минимальной самоподдерживающейся настройки дроссельной заслонки во время круиза также может быть аналогичной.

«Харриер» — одномоторный самолет.
Хорошо, вместо этого можно сравнить с F16.
Насколько плох КПД реактивных двигателей при малых нагрузках?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v