¿Es un dispositivo de poscombustión más ruidoso que el mismo motor a reacción sin él?

Especularía que un dispositivo de poscombustión aumenta el ruido porque está más cerca del escape. Pero ciertamente causa tantos cambios en el flujo de escape que también podría ser menos ruidoso. También puede depender de la forma de la boquilla.

Que un dispositivo de poscombustión aumente el volumen espacial de los gases de escape no significa necesariamente que también aumente el volumen sonoro, ya que depende en gran medida del nivel de turbulencia.

¿La activación de un dispositivo de poscombustión hace que un motor a reacción sea más ruidoso? ¿Y por qué?

Tenga en cuenta que los aviones militares con dispositivos de poscombustión ya son increíblemente ruidosos. No son LEAP-X.

Respuestas (6)

Este PDF indica un aumento de ~10 dB para un F-8K en poscombustión frente a la misma aeronave con un empuje seco del 100 %.

Este PDF indica aumentos más pequeños:

  • +5 dB para un F-15
  • +4 dB para F-22 y F-35
Cabe señalar que el decibelio es una medida logarítmica, y que el oído humano tiene una respuesta más o menos logarítmica. Por lo tanto, un aumento de 3dB indica un sonido del doble de intensidad (es decir, la energía real del sonido), mientras que un aumento de 10dB sonará "el doble de fuerte" para el oído humano.
@anaximander sí, y también que la capacidad de respuesta del oído humano varía con la frecuencia. Entonces, según la respuesta de Michael Hall, es posible que más fuerte simplemente suene "diferente" a medida que cambia el tono / frecuencia.
@anaximander Sí, la audición es logarítmica. Podemos escuchar sonidos en un amplio rango de intensidad. Lo interesante es que estamos hablando de motores a reacción que son tan ruidosos que están fuera de ese rango como se experimenta de otra manera. Espero, de alguna manera, que escuchar dos motores diferentes desde cerca no pueda diferir en el volumen que emiten porque el sentido del oído humano se satura, al máximo volumen percibido. Tal vez ahí es cuando la oreja se destruye mecánicamente. Por supuesto, siempre se puede percibir una diferencia a partir de los efectos mecánicos.

Han pasado alrededor de 20 años desde que estuve en la cubierta de un portaaviones, pero recuerdo que no fue un aumento tan dramático como podría pensar. Puede que se haya vuelto un poco más fuerte, pero lo que más recuerdo es que el tono cambió. El sonido era más "completo" cuando se activaba el dispositivo de poscombustión. Me doy cuenta de que esta es una respuesta bastante subjetiva.

¡Eso no es subjetivo, e interesante! No anticipé que podría ser diferente con el mismo volumen. Significa que es más fuerte en algunas frecuencias y más bajo en otras. Entonces, la diferencia de volumen depende del método de medición.
en la cubierta de un portaaviones, todos usan un casco que reduce el ruido, pero esta reducción depende de la frecuencia. Eso habrá influido en su experiencia.
@Hobbes Por lo general, tapones para los oídos más el casco. La combinación proporciona una atenuación de 40 a 50 dB entre 100 y 2000 Hz y una atenuación de 60 a 65 dB por encima de 2500 Hz. Eso ciertamente distorsiona la percepción del sonido. Este documento estudió el F-22 y encontró un aumento de aproximadamente 5 dB en la presión del sonido con el recalentamiento activado. Sospecho que el F-22 es probablemente más silencioso que los aviones de la generación anterior; ciertamente, en las exhibiciones aéreas, a menudo he notado que el postquemador es considerablemente más ruidoso que el empuje mil, especialmente cuando se enfrenta al final del negocio.
Vale la pena recordar que, si bien la protección cambia la experiencia, también lo haría quedarse sordo.
@J... Tu comentario podría ser una respuesta. Proporciona una respuesta clara (sí, por 5dB para el F22) con un enlace para respaldarlo y leer más.
@VolkerSiegel Nitpick: Esta es la definición de libro de texto de subjetivo.
@JollyJoker Creo que subjetivo se refiere a un sujeto humano, significa que depende del observador. Pero incluso depende del método de medición. Y para cada método de medición, está bien definido y es objetivo.
Debo estar de acuerdo con los dos comentarios. Sí, encender el quemador era más fuerte. De pie cerca de un vuelo de F-16 cuando encendían los quemadores para el despegue, notó no solo el nivel de ruido sino también el cambio de carácter; un sonido más profundo y completo y sentías las vibraciones a través de tus botas. Estar dentro de una "casa silenciosa" con uno era ruidoso, pero cuando se encendía el quemador, el nivel de ruido provocaba náuseas. Incluso con la protección auditiva doble mencionada por J.

Definitivamente diría que sí, debido a toda la energía adicional agregada al flujo de escape y es obvio para cualquiera que haya asistido a suficientes exhibiciones aéreas militares. Mire un F-16 partir con el recalentamiento activado, luego reduzca el empuje a potencia militar (empuje máximo con el recalentamiento desactivado) en el ascenso, y casi suena como si el motor se hubiera quemado.

El flujo que sale de la boquilla puede ser un poco superior a Mach a potencia militar, pero estará muy por encima de Mach 2 con el recalentamiento activado. La boquilla cambia de forma con el postquemador para gestionar toda la energía y la presión adicionales, desde un conducto recto convergente a un conducto convergente/divergente, como la campana de escape de un cohete.

Aunque no cubre el problema del ruido, este video explica por qué la boquilla tiene que cambiar de forma para controlar el flujo másico a través del motor debido a toda la energía térmica agregada (advertencia matemática para aquellos que se ponen en un estado catatónico por fórmulas arcanas). El sonido extra que resulta es un hecho.

Solía ​​vivir cerca de Farnborough, de hecho, debajo de la ruta de vuelo. Siempre obtuve un buen espectáculo y definitivamente puedo confirmar que es significativamente más fuerte.

Para explicar si el dispositivo de poscombustión hace que el motor sea más ruidoso, debe comprender qué hace el dispositivo de poscombustión. En el postquemador, los gases de escape se recalientan inyectando combustible en el conducto del postquemador. El oxígeno restante se utiliza para quemar el combustible, lo que da como resultado un mayor flujo de gases de escape. Tenga en cuenta que el motor en sí no se acelerará más rápido: esto se hace abriendo la boquilla de escape; sin abrir la boquilla, la presión sería demasiado alta y el ventilador se detendría.

Los gases adicionales que salen del motor producen una corriente en chorro de mayor velocidad; más masa y más velocidad producirán más empuje, que es el propósito del combustible de poscombustión. Si observa el modelo de ruido de chorro , encontrará que la fórmula para calcular el ruido de chorro incluye la velocidad de escape (a la potencia de 8), por lo que aumentar el flujo de combustible y aumentar la velocidad también aumentará la producción de ruido.

El modelo de referencia se implementó en nuestro programa de simulación de turbinas de gas y se verificó con las mediciones de ruido de un avión de combate para encontrar que este modelo concuerda perfectamente con las mediciones.

¡Buena primera publicación! Bienvenido a Aviation.SE, espero que te quedes.

Desde un punto de vista energético, el motor produce calor, empuje y, en menor medida, sonido. Ignore el dispositivo de poscombustión por un segundo y solo considere acelerar, ya sea un avión o su automóvil. El motor se vuelve más fuerte. Eso no es una ley de la física, eso es simplemente lo que sucede. No hay ninguna razón teórica por la que la energía de desecho adicional no pueda convertirse en un 101 % en calor y -1 % en sonido (piense en los auriculares con cancelación de ruido) o en sonido a frecuencias inaudibles para el oído humano. Pero los motores de combustión prácticos se vuelven más ruidosos (tanto en general como para el oído humano) a medida que queman combustible más rápido.

Se sorprendería si acelerar hiciera más silencioso el motor.

Lo mismo ocurre con el aumento del consumo de combustible a través del dispositivo de poscombustión, solo que más. Por un lado, el dispositivo de poscombustión es ineficiente, por lo que hay una mayor proporción de energía residual para disipar. Por otro lado, el ruido del postquemador ocurre más tarde y es menos controlable, incluso si hubiera algún deseo de hacerlo.

Un ICE puede no ser una buena comparación ya que gran parte del ruido es causado por movimientos mecánicos del motor (pistones, árboles de levas, elevadores, correas, etc.). Sin embargo, la razón por la cual más energía => más sonido para un jet es la entropía. No se puede esperar que una nube de gases en combustión forme un sistema de cancelación de ruido, ni es razonable esperar que tal sistema sea factible. El volumen del sonido está directamente relacionado con la velocidad de la corriente de escape así como con las vibraciones inducidas en las partes mecánicas del motor (compresores, turbinas, etc.).

Si está preguntando si el motor es más ruidoso, no, no lo es. El postquemador y la desviación del escape es lo que lo hace más ruidoso. Al igual que en un automóvil, el motor funciona con tubería recta para ganar caballos de fuerza. Puede tomar el mismo motor y ponerle un sistema de escape y le dará a ese motor un tono diferente.

¿No es un postquemador parte del motor? Es solo una segunda inyección de combustible. La boquilla está detrás de él y es una parte relevante del motor.
¡Hola y bienvenido a Aviation.SE! Su analogía con el tubo de escape no es realmente aplicable a un dispositivo de poscombustión porque los tubos de escape son un sumidero de energía neta, mientras que los dispositivos de poscombustión agregan energía al sistema al funcionar como una especie de motor de cohete.
¿Es un dispositivo de poscombustión más ruidoso que el mismo motor a reacción sin él?
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