¿Los escapes de los motores a reacción suelen brillar en naranja?

En estas dos hermosas imágenes:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/J58_AfterburnerT.jpeg
Fuente: Wikimedia Commons

http://www.wvi.com/~sr71webmaster/J58AB.jpg
Fuente: wvi.com

El extremo de escape de los motores está brillando de color naranja brillante por estar tan caliente. ¿Se calientan tanto durante las operaciones de vuelo normales, o se calientan porque los motores están montados estáticamente para la prueba y tienen un flujo de aire (relativamente) mínimo para enfriarlo?

Si normalmente hace tanto calor, ¿de qué está hecho el escape y cómo está aislado para evitar que derrita la góndola que lo rodea?

Esos son motores de poscombustión que vierten combustible crudo en la corriente de escape para producir un empuje adicional. Específicamente, los motores que publicó son motores ramjet utilizados en el SR-71. El motor SR-71 era básicamente 2 motores en 1, un turborreactor para velocidades más bajas y luego un estatorreactor para velocidades más altas. Lo que ha publicado son imágenes del turborreactor en postcombustión, así que sí, puede calentarse tanto. El SR-71 se fabricó con materiales de titanio que tienen puntos de fusión muy altos.
@RonBeyer: sin estar en desacuerdo ni discutir sus puntos en absoluto. Mi pregunta de "¿es eso normal para las operaciones de vuelo" sigue en pie...
Creo que @RonBeyer está tratando de decir que eligió dos imágenes de un motor muy especial para un avión muy especial . No hay nada "normal" en el SR-71. Lo que es "normal" para el SR-71 es completamente absurdo para cualquier otro avión... Tomemos, por ejemplo, el hecho de que pierde combustible en tierra. Si no fuera así, cuando el material se expandiera debido al calor de la piel generado durante el vuelo, explotaría como un globo sobrellenado.
Tengo experiencia personal solo con chorros de pulso en aviones modelo. Sí, ellos también brillarían de color naranja en funcionamiento estático, pero cuando estuvieran en el aire, el flujo exterior los enfriaría lo suficiente como para volverse "oscuros" nuevamente.
Aquí hay una imagen del F136 en una cámara de prueba especial que simuló las condiciones de vuelo, incluida la presión y el flujo de vuelo. Como puede ver, el dispositivo de poscombustión no se ilumina en naranja. Dicho esto, muchas partes internas del motor, especialmente la cámara de combustión y el HPT, brillan en naranja todo el tiempo que el motor está funcionando.
Además, el diseño de refrigeración del motor ha mejorado significativamente en las décadas posteriores al desarrollo del J58 y se ha dado una gran importancia a la reducción de la firma IR.
@PeterKämpf, supongo que eso sería específico para los motores modelo, ya que los motores a gran escala se enfriarían principalmente con el aire de derivación y eso no debería diferir significativamente entre el funcionamiento estático y el de vuelo o incluso ser un poco más frío en el funcionamiento estático.
@JanHudec Vea mi segundo comentario, la refrigeración ha mejorado mucho y la reducción de la firma IR es mucho más importante hoy que cuando se desarrolló el J58. Pero ambas imágenes muestran la carcasa exterior de la boquilla, no el revestimiento del combustor. Las boquillas modernas usan aire de derivación para reducir la firma IR y las temperaturas de la caja, pero el J58 usó aire de purga del compresor que ya estaba caliente (especialmente en vuelo). Además de la diferencia de temperatura, hay mucho más aire de derivación que aire de purga del compresor.
Solía ​​acostarme debajo de las salidas y ver despegar los aviones... en la mayoría de los aviones no veías nada, pero cuando despegaba un 747 completamente cargado, veías la parte interior del escape brillando tenuemente. Uno que se me quedó grabado fue el CI 747-200F..

Respuestas (3)

Las dos imágenes que publicó son del turborreactor de poscombustión Pratt&Whitney J58 que se usó en los aviones Lockheed A-12 y Lockheed SR-71 . Ese motor funcionó particularmente caliente.

El motor fue diseñado para operar a Mach 3.2. La eficiencia del turborreactor aumenta con la velocidad, pero solo hasta cierto punto y en algún lugar por encima de Mach 2, comienza a disminuir. Sin embargo, la eficiencia del postquemador continúa aumentando, por lo que este motor fue diseñado para operar continuamente con el postquemador y para generar una mayor fracción de potencia en el postquemador que otros motores.

El revestimiento del combustor del dispositivo de poscombustión pudo soportar temperaturas de hasta 1.760 °C (3.800 °F). El núcleo de la llama estaba aún mucho más caliente, pero se alimentaba un aire más frío a lo largo de las paredes, como en todos los motores de turbina, como se explica aquí . El motor también fue enfriado por el combustible entrante de manera similar a como lo son los motores de cohetes.

Además, a la velocidad máxima, el calentamiento por compresión a medida que el aire se desaceleró a una velocidad subsónica en la entrada lo calentó a más de 400 °C (800 °F) en la cara del compresor. Dado que en la prueba estática el aire no estaba tan caliente, el motor podría haber funcionado un poco más frío en la prueba que en el funcionamiento normal.

Sin embargo, esto era específico de este motor. El calentamiento por compresión es insignificante a velocidades subsónicas y crece más rápido a números de Mach más altos. La mayoría de los aviones supersónicos vuelan alrededor de Mach 2, donde el efecto ya es notable, pero no tan pronunciado. Para la mayoría de los motores, funcionan aproximadamente a la misma temperatura en la prueba que en el funcionamiento normal. Simplemente no es tan alto como en este caso especial.

Para complementar la respuesta de Jan Hudec, también está mirando la carcasa del motor. Cuando el motor está instalado en la aeronave, hay material adicional de la góndola que lo rodea, de modo que, incluso a plena potencia, no se verá el brillo del metal mirándolo desde un lado. (aunque en postcombustión verás la llama)

Pero la respuesta es sí, un motor a reacción típico se calentará lo suficiente como para brillar durante las operaciones de vuelo normales. Sin embargo, es mucho más tenue que tus fotos, realmente solo un naranja opaco. Y, por lo general, solo lo nota si está mirando casi directamente hacia arriba del tubo de escape en la sección de la turbina.

P1: Sí, los interiores de la tubería y la boquilla del posquemador pueden alcanzar más de 1800-2000 ° F durante las operaciones de aceleración máxima.

P2: La mayoría de los motores tienen revestimientos cerámicos en la lata del posquemador y en los pétalos de las boquillas para proteger las partes metálicas del calor intenso. En su libro Sled Driver, el mayor Brian Shul comenta sobre cómo fue testigo de las pruebas del motor J58 posteriores al mantenimiento en Beale AFB, donde los motores alcanzaron la potencia máxima durante varios minutos y luego se apagaron. Afirmó que los tubos de chorro del motor brillarían de color naranja durante las operaciones (¡y tomó las fotos para demostrarlo!), Sin embargo, aproximadamente un minuto después de apagar, ¡los revestimientos de cerámica estaban lo suficientemente fríos como para tocarlos!