Postcombustie
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
 |
Acest articol sau această secţiune are bibliografia incompletă sau inexistentă. Puteţi ajuta găsind susţinere bibliografică pentru conţinutul paginii. |
 |
Această pagină necesită categorisire. Pagina este insuficient categorisită sau nu a fost inclusă în nicio categorie tematică. |
În aviaţie, postcombustia (PC), sau forţajul este un sistem ce permite mărirea tracţiunii generate de către un motor turboreactor prin injectarea de combustibil după turbina cu gaze a turboreactorului.
[modifică] Principiu
Temperatura suportată de turbinele cu gaze din componenţa turboreactoarelor este limitată de rezistenţa materialelor disponibile pentru palete. Această temperatură este inferioară temperaturii maxime care se poate obţine în timpul arderii. Reducerea temperaturii gazelor de ardere care intră în turbină se face prin amestecarea cu o cantitate suplimentară de aer, provenită tot de la compresorul motorului turboreactor, însă aflată doar la temperatura de la ieşirea din compresor. Ca urmare, în aceste gaze se găseşte o cantitate oarecare de oxigen.
În turbină, gazele se destind doar până la o anumită presiune, cât este nevoie pentru ca turbina să genereze puterea necesară pentru antrenarea compresorului. În continuare, căderea de presiune până la presiunea atmosferică (variabilă cu altitudinea) este folosită pentru accelerarea acestor gaze, rezultând jetul de gaze care generează propulsia.
Accelerarea gazelor se face într-un ajutaj, plasat în spatele turbinei. Ajutajul este cel ce transformă energia internă a gazelor fierbinţi în energie cinetică a jetului. Viteza care se poate obţine depinde de parametrii gazelor la intrarea în ajutaj, raportul de presiuni la care lucrează ajutajul şi de forma şi dimensiunile lui geometrice. Forma cu secţiune variabilă a ajutajului se obţine printr-un con central şi un tub exterior, relativ cilindric. Tracţiunea se obţine practic pe conul din centrul ajutajului. Cu cât jetul are o viteză mai mare în secţiunea de ieşire din ajutaj, cu atât tracţiunea va fi mai mare.
La funcţionarea „normală”, energia jetului corespunde energiei gazelor la ieşirea din turbină. Având în vedere că în gazele evacuate din turbină mai există oxigen, o metodă de a ridica energia jetului este de a folosi acest oxigen la arderea unei cantităţi suplimentare de combustibil, injectat imediat după turbină. Deoarece temperatura gazelor este superioară temperaturii de aprindere a combustibilului, acesta ia foc, rezultând astfel o reacţie de ardere suplimentară. Mărirea temperaturii gazelor la ieşirea din reactor permite creşterea vitezei maxime cu care gazele pot ieşi din ajutaj, deci a tracţiunii turboreactorului. Din punct de vedere aerodinamic, gazele de combustie nu trebue se depaşească Mach 1 la ieşirea din duză, în cazul contrariu un fenomen sonic ar putea perturba ieşirea gazelor de combustie diminuând tracţiunea generată de reactor. Încălzirea gazelor are ca efect creşterea considerabilă a vitezei sunetului, deci gazele pot fi ejectate cu o viteză superioară vitezei sunetului în atmosferă, fără a depaşi însă viteza sunetului în ajutaj.
Această tracţiune suplimentară este obţinută cu preţul unui consum suplimentar de combustibil considerabil (de 4 până la 5 ori mai mare decât combustia normală fără PC). Zgomotul produs precum şi semnătura infraroşie a reactorului cresc deasemenea (ceea ce poate prezenta un dezavantaj în situaţia tentativei de evitare a unei rachete autoghidate). Postcombustia produce o flacără impresionantă la ieşirea din reactor, care depăşesşte adeseori lungimea aeronavei şi, datorită destinderii în atmosferă apar unde de şoc (romburile din figura de la începutul paginii) care produc un zgomot puternic.
[modifică] Eficacitate
Când se face estimarea tracţiunii unui reactor de aviaţie, se vorbeşte despre tracţiune „fără forţaj” (engleză dry) când postcombustia nu este activată şi „cu forţaj” (engleză wet) când este activată.
In cazul avioanelor militare, postcombustia permite în general un câştig de plus 50% faţă de tracţiunea maximă a reactorului fără forţaj: este cazul reactorului General Electric J79, care echipează unele avioane celebre precum F-104 Starfighter sau F-4 Phantom II, sau al reactorului de concepţie franceză Snecma M53 care echipează Mirage 2000.
In cazul Concorde, tracţiunea era mărită doar cu 27% per reactor dar, acest avion dispunând de 4 reactoare, se obţinea totuşi echivalentul unul al cincilea reactor după activarea PC.
