Der Zweck eines Nachbrenners besteht darin, zusätzlichen Schub zu liefern, und es ist offensichtlich, dass dafür mehr Kraftstoff benötigt wird.
Das ist aber unabhängig von einem Nachbrenner zu erwarten. Dass mehr Schub mehr als eine proportionale Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs erfordert, kann daran liegen, dass die pro Geschwindigkeitsdifferenz benötigte Schuberhöhung nicht linear ist¹.
Der Grund für den Bau von Nachbrennern kann sein, dass stärkere Strahltriebwerke nicht mit der gleichen Masse oder dem gleichen Volumen gebaut werden können. Oder dass ein stärkeres Strahltriebwerk im Standardeinsatz nicht sinnvoll ist, weil zum Beispiel der Rumpf überhitzen würde.
Eine Verdoppelung der Geschwindigkeit erhöht den Kraftstoffverbrauch um mehr als das Doppelte, was ich erwarten würde, rein aerodynamisch unabhängig vom Motor.
Ist der Treibstoffverbrauch zur Erhöhung der Geschwindigkeit bei einem Nachbrenner größer als bei einem stärkeren Strahltriebwerk? Wie viel? Warum?
¹ Für die Raumfahrt gilt das nach der speziellen Relativitätstheorie.
Ja, der spezifische Kraftstoffverbrauch des Nachbrenners, lbs verbrauchter Kraftstoff pro lb Schub, ist viel höher als der des Kerntriebwerks. Dies liegt daran, dass der Kraftstoff einem Teil des Motors zugeführt wird, in dem die Luft weniger komprimiert ist, sodass die Energieumwandlung viel weniger effizient ist. Die leuchtend orangefarbene Flamme, die beim Wiedererhitzen aus dem Endrohr kommt, ist so ziemlich alles, was nicht oxidierter Kohlenstoff fluoresziert - verschwendete Energie. Siehe diesen Artikel.
Kämpfer verwenden Reheat, weil all diese zusätzliche Leistung mit minimalem zusätzlichem Gewicht (dem Gewicht des Brenners und zusätzlichem Kraftstoff) verfügbar ist, aber sie können diese Leistung nur für kurze Zeiträume nutzen, wenn sie eine angemessene Reichweite oder Ausdauer haben möchten, daher werden sie im Allgemeinen verwendet um irgendwohin zu flitzen, beim Manövrieren zu helfen oder mit einer schweren Last abzuheben.
Wenn Sie es in Bezug auf Schub und Kraftstofffluss betrachten, dann ja, sie sind sehr ineffizient.
Wenn Sie sich jedoch nur die Menge an Treibstoff ansehen, die verbrannt wird, um einen Abfangjäger von der Landebahn auf 30.000 Fuß zu bringen, können sie effizienter sein. Ohne Nachbrenner würde der gleiche Aufstieg deutlich länger dauern und könnte mehr Treibstoff verbrauchen.
Ohne Nachbrenner bräuchten Sie viel größere, schwerere Motoren, um Mach 2 zu erreichen, und es wäre möglicherweise nicht einmal möglich, in derselben Zeit dieselbe Höhe und Geschwindigkeit zu erreichen , was schließlich der Punkt eines Abfangjägers ist.
Stellen Sie sich das so vor: Wenn minimaler Treibstoff das einzige Kriterium wäre, würden wir den Piloten mit dem Zug schicken.
Ja, sie verbrauchen viel zusätzlichen Treibstoff, aber die Menge hängt von den Betriebsbedingungen ab (Mach-Fluggeschwindigkeit und -höhe)!
Vergleicht man die MIL-Leistungseinstellung (Militär) (maximale Leistung ohne Zwischenüberhitzung) mit der MAX-Leistungseinstellung (der Motor arbeitet mit MIL-Leistung, aber die Zwischenüberhitzung wird geplant und die Abgasdüse geöffnet), können Sie sehen, dass es nicht ungewöhnlich ist, 3 bis 6 zu haben mal mehr Treibstofffluss je nach Mach und Höhe und der Gasturbine.
Beachten Sie, dass die Verbrennung von Kraftstoff bei niedrigem Druck in Bezug auf die Effizienz nicht sehr effektiv ist, aber in Bezug auf die Leistungsabgabe sehr groß ist. Auch hier ist es je nach Betriebsbedingungen nicht ungewöhnlich, die Schubkraft zu verdoppeln.
Die Fragen, die Sie zur Verwendung eines größeren Motors stellen, sind nicht einfach zu beantworten. Eine Vergrößerung des Motors (bei einem Design können Sie den Motor nicht einfach für eine vorhandene Flugzeugzelle vergrößern) würde auch die Frontfläche und damit den Luftwiderstand vergrößern. Solche Fragen könnten mit einem Gasturbinensimulationsprogramm in Kombination oder gekoppelt mit einem Flugzeugflugmodell beantwortet werden.
Benutzer3528438
Volker Siegel
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