Когда использование форсажных камер экономит топливо?

Форсажная камера использует гораздо больше топлива для немного большей тяги (практическое правило: 50% больше тяги для 5-кратного расхода топлива при полной сухой мощности). Возможен ли маневр полета, при котором использование форсажной камеры приведет к меньшему расходу топлива, чем выполнение того же маневра с сухой тягой?

Чтобы быть точным: я ищу ситуацию, когда самолет переходит из состояния A в желаемое состояние B. Переход возможен как с сухой, так и с влажной тягой. Пожалуйста, опишите пару A и B, где при переходе при включенном форсаже расходуется меньше топлива!

Я предполагаю, что если такая пара состояний действительно существует, она может пересекать границу Маха. например, A дозвуковой и B трансзвуковой. Или трансзвуковой и сверхзвуковой B и т. д.? Опять же, у меня нет рассуждений, только интуиция.
@curious_cat: Совершенно верно!
Разве Конкорд не использовал горелки во время трансзвукового полета по этой причине (то есть, чтобы проводить меньше времени в трансзвуковом режиме с большим лобовым сопротивлением?)
Итак, вы проверяете нас, профессор @PeterKämpf? Блин, никто не сказал мне, что сегодня будет викторина...
@PeterKämpf: Мои наивные рассуждения были такими: чтобы добраться из любой точки A в B в пространстве параметров, обычно должна быть функция состояния, то есть независимая от пути. т.е. вы можете указать много крошечных приращений или одно большое приращение. За исключением случаев, когда существует диссипативная сила. Теперь у вас больше нет государственной функции. Поскольку сопротивление, диссипативная сила, действительно сильно зависит от скорости, это поможет не задерживаться в области высокого сопротивления, то есть околозвуковой с волновым сопротивлением. И это даст форсажному двигателю с высокой тягой необходимое преимущество перед сухим двигателем. Опять же, это просто аргумент маханием руками. Я могу ошибаться.
@FreeMan: Нет, этот вопрос был моей реакцией на ответы на вопрос TBBT о форсаже. Я хотел противодействовать мышлению «дожигатель = более высокий расход топлива».
@curious_cat: Если вы изложите свои рассуждения в правильном ответе, я приму его.
@PeterKämpf Готово! Сейчас я пытаюсь выразить это математически. Иногда аргументы, размахивающие руками, могут быть опасно соблазнительными. Но в конечном счете неправильно. Строгость придает уверенности.
@PeterKämpf Я добавил несколько сюжетов к своим рассуждениям. Буду рад вашим комментариям.
@curious_cat: Выглядит хорошо! Может быть, вы преувеличиваете трансзвуковой пик сопротивления и недооцениваете прирост сопротивления при сверхзвуковом полете, но качественно все правильно.
@PeterKämpf Спасибо! Каковы хорошие функциональные формы для вычисления сопротивления в трансзвуковой области и сверхзвуковой области.
Разворот на 180 с возвратом в ту же точку и скорость. Самолет, выполняющий маневр «Кобра», может быть более эффективным, чем полет по длинному кругу.

Ответы (2)

Если такая пара состояний действительно существует, она должна находиться на границе Маха (я думаю)

Сюжеты

например, A дозвуковой и B трансзвуковой. Или трансзвуковой и сверхзвуковой B и т. д.

Обоснование: Чтобы добраться из любой точки A в B в пространстве параметров, обычно должна быть функция состояния, т.е. независимая от пути.

т.е. вы можете указать много крошечных приращений или одно большое приращение.

В нашем контексте пространство параметров означает в основном {velocity(v), altitude(h)}пару. Для перехода от A{v1,h1}к B{v2,h2}нужен определенный профиль тяги. Требуемый профиль тяги не уникален.

Теперь приведенное выше утверждение о независимости пути в целом верно, за исключением случаев, когда существует диссипативная сила. Теперь у вас больше нет государственной функции.

Поскольку сопротивление, диссипативная сила, действительно сильно зависит от скорости, это поможет не задерживаться в области высокого сопротивления, т.е. в трансзвуковой области с волновым сопротивлением. В этой зоне коэффициент аэродинамического сопротивления быстро увеличивается, и общее аэродинамическое сопротивление будет намного выше, чем на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

И это дало бы форсажному двигателю с большой тягой необходимое преимущество перед двигателем с сухим двигателем: на форсажном режиме вы можете быстро пройти через трансзвуковую область, чем постепенно тащиться через нее на сухой тяге. Тем самым экономя на лобовых потерях. Вы по-прежнему потребляете больше топлива в единицу времени, но затрачиваемое время сокращается настолько, что более высокий удельный расход оправдывает себя.

Предостережение: это всего лишь качественный аргумент. Чтобы добавить строгости анализу, необходим более математический аргумент.

Изменить: возможно, эти схематические графики помогут прояснить мой аргумент.

Больше участков

Кажется, именно так Concorde использовал форсажные камеры, так что на практике это, по-видимому, имеет смысл.
Я понимаю, что это очень старая и не совсем та же проблема, но, насколько я помню, X1 также использовал AB для трансзвука, потому что в то время аэродинамика не была хорошо изучена, и были серьезные проблемы с потерей управления. около точки Маха. Найденное решение заключалось в том, чтобы как можно быстрее подняться выше маха.

Практически никогда в большинстве самолетов. Форсажные камеры обычно увеличивают расход топлива в пять-десять раз по сравнению с максимальным дросселем без форсажа («полная военная мощь»), в то время как увеличение скорости часто менее чем вдвое.

Был единственный самолет, предназначенный для эффективного использования форсажных камер, - SR-71. По сути, он был разработан с «перепускным клапаном»; на скоростях выше примерно 1,5 Маха воздух на первой ступени компрессора отводился за камеру сгорания по ряду каналов, где в камере дожигания тогда был бы более чистый воздух для сжигания. Это резко повысило эффективность форсажной камеры двигателя, сделав его прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Я не могу сказать, увеличилась ли его дальность за счет использования форсажных камер, но скорость до байпаса была ограничена примерно 1,8 Маха, в то время как скорость форсажа превышала 3,3 Маха, почти 100-процентное увеличение скорости, не имеющее себе равных ни в одном воздушном судне. дышащий корабль, который летал с тех пор.

Когда использование форсажных камер экономит топливо?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v