¿Cuándo se ahorra combustible con el uso de postquemadores?

Un postquemador usa mucho más combustible para un poco más de empuje (regla general: 50% más de empuje por 5 veces el flujo de combustible con potencia seca completa). ¿Es posible una maniobra de vuelo en la que el uso del dispositivo de poscombustión resulte en un menor uso de combustible que volar la misma maniobra con empuje seco?

Para ser precisos: busco una situación en la que la aeronave transite del estado A al estado deseado B. La transición es posible tanto con empuje seco como húmedo. ¡Describa un par de A y B donde se usa menos combustible en la transición cuando se enciende el postquemador!

Estoy especulando que si existe tal par de estados, podría estar atravesando un límite de Mach. por ejemplo, A subsónico y B trans-sónico. ¿O A trans-sónico y B supersónico, etc.? Una vez más, no tengo ningún razonamiento, solo una intuición.
@curious_cat: ¡Toda la razón!
¿No usó Concorde quemadores durante el vuelo transsónico por esa razón (es decir, para pasar menos tiempo en el régimen transsónico de alta resistencia?)
Entonces, ¿nos está probando, profesor @PeterKämpf? Sheesh, nadie me dijo que habría una prueba hoy...
@PeterKämpf: Mi razonamiento ingenuo fue: llegar desde cualquier punto A a B en el espacio de parámetros generalmente debería ser una función de estado, es decir, independiente de la ruta. es decir, puede dar muchos incrementos pequeños o un incremento grande. Excepto cuando existe una fuerza disipativa. Ahora ya no tienes una función estatal. Dado que la resistencia, una fuerza de disipación, es de hecho una fuerte función de la velocidad, ayudará a no permanecer en la región de alta resistencia, es decir, transsónica con resistencia de onda. Y eso le daría a un postquemador de alto empuje la ventaja necesaria sobre un motor seco. Una vez más, esto es solo un argumento de agitar la mano. Podría estar totalmente equivocado.
@FreeMan: No, esta pregunta fue mi reacción a las respuestas a la pregunta de poscombustión de TBBT. Quería contrarrestar la mentalidad de "poscombustión = mayor consumo de combustible".
@curious_cat: Si pones tu razonamiento en una respuesta adecuada, lo aceptaré.
@PeterKämpf ¡Listo! Estoy tratando de poner esto matemáticamente ahora. A veces, los argumentos agitando las manos pueden ser peligrosamente seductores. Sin embargo, en última instancia, equivocado. El rigor da confianza.
@PeterKämpf Agregué algunas tramas a mi razonamiento. Me encantaría sus comentarios.
@curious_cat: ¡Se ve bien! Tal vez exagere el pico de resistencia transsónica y subestime el aumento de resistencia en vuelo supersónico, pero cualitativamente todo es correcto.
@PeterKämpf ¡Gracias! ¿Cuáles son buenas formas funcionales para calcular la resistencia en la región transsónica y la región supersónica?
Giro de 180 con retorno al mismo punto y velocidad. Las aeronaves que realizan la maniobra Cobra pueden ser más eficientes que las que realizan un círculo largo.

Respuestas (2)

Si existe tal par de estados, debería estar a ambos lados de un límite de Mach (creo)

Parcelas

por ejemplo, A subsónico y B trans-sónico. O A trans-sónico y B supersónico, etc.

Razonamiento: Para llegar desde cualquier punto A a B en el espacio de parámetros, normalmente debería ser una función de estado, es decir, independiente de la ruta.

es decir, puede dar muchos incrementos pequeños o un incremento grande.

En nuestro contexto, un espacio de parámetros significa principalmente un {velocity(v), altitude(h)}par. Para ir de A{v1,h1}a B{v2,h2}necesitas un cierto perfil de empuje. El perfil de empuje requerido no es único.

Ahora bien, la declaración de independencia de trayectoria anterior es cierta en general, excepto cuando existe una fuerza disipativa. Ahora ya no tienes una función estatal.

Dado que la resistencia, una fuerza disipativa, es de hecho una fuerte función de la velocidad, ayudará a no demorarse en la región de alta resistencia, es decir, la región transsónica con resistencia de onda. En esta zona, el coeficiente de arrastre aumenta rápidamente y tendrá un arrastre total mucho mayor que a velocidades subsónicas y supersónicas.

Y eso le daría a un poscombustión de alto empuje la ventaja necesaria sobre un motor seco: en el poscombustión, puede acercarse rápidamente a través de la región transsónica que avanzar penosamente a través de ella de manera incremental con empuje seco. De este modo se ahorran pérdidas por arrastre. Todavía estás consumiendo más combustible por unidad de tiempo, pero el tiempo empleado se reduce tanto que hace que valga la pena el mayor consumo específico.

Advertencia: este es solo un argumento cualitativo. Se necesita un argumento más matemático para añadir rigor al análisis.

Editar: tal vez estas tramas esquemáticas ayuden a aclarar mi argumento.

Más Parcelas

Así parece ser exactamente cómo Concorde usó los postquemadores, por lo que aparentemente tiene sentido en la práctica.
Me doy cuenta de que esto es muy antiguo y no es exactamente el mismo problema, pero que yo recuerde, el X1 también usó AB para volverse transsónico porque la aerodinámica no se entendía bien en ese momento y hubo problemas graves con la pérdida de autoridad de control, ¿verdad? alrededor del punto mach. La solución encontrada fue moverse por encima de mach lo más rápido posible.

Prácticamente nunca en la mayoría de los aviones. Los posquemadores generalmente aumentan el consumo de combustible en un factor de entre cinco y diez desde el acelerador máximo sin poscombustión ("potencia militar total"), mientras que el aumento de velocidad suele ser menos del doble.

Hubo un avión singular diseñado para usar los posquemadores de manera eficiente, el SR-71. Esencialmente, fue diseñado con un "derivación de purga"; a velocidades superiores a Mach 1,5, el aire en la primera etapa del compresor se desviaba detrás de la cámara de combustión mediante una serie de conductos, donde el postquemador tendría aire más limpio para quemar. Esto mejoró drásticamente la eficiencia del postquemador del motor, convirtiéndolo efectivamente en un diseño estatorreactor. No puedo decir si su alcance se mejoró con el uso de dispositivos de poscombustión, pero la velocidad previa a la derivación se limitó a alrededor de Mach 1,8, mientras que la velocidad de poscombustión fue superior a Mach 3,3, casi un aumento de velocidad del 100 % y no igualado por ningún aire. nave de respiración que ha volado desde entonces.

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