Ist es möglich, einen direkten Überschallluftstrom zum Nachbrenner eines Turbofans zu erzeugen, um die Leistung zu steigern oder den Kraftstoffverbrauch zu senken?

Also fand ich heraus, dass SR-71 Blackbird einen sogenannten "Turboramjet" verwendet, und ich finde die Idee ein bisschen ansprechend, da sie mit einem solchen Motor sagen, dass die Amsel bei ihrer Höchstgeschwindigkeit sparsamer ist. Ich weiß, dass der Mechanismus für einen solchen Motor extrem kompliziert ist, aber ich denke nicht daran, einen Motor wie den von Blackbird zu machen, sondern eher einen direkten Überschall-Frischluftstrom zum Nachbrenner, um den Kraftstoffverbrauch dank mehr Sauerstoff etwas niedriger zu halten um den Nachbrenner effektiv brennen zu lassen (weil ich irgendwo gehört habe, dass Nachbrenner dreimal mehr Kraftstoff verbrennen als Trockenschub, hoffe ich, dass dies den ursprünglichen Trockenschub-Kraftstoffverbrauch nur auf das Doppelte oder sogar das 1,5-fache reduzieren kann und die gleiche Leistung hat). Ist es möglich, so etwas zu tun? Was wäre das Hauptproblem bei einem solchen Motor / Design? Kann es mehr Schub erzeugen / effizienter im Kraftstoffverbrauch sein? und um der Berechnung willen nehmen wir an, das fragliche Turbofan-Triebwerk ist GE F-414-EPE mit Nachbrenner und Überschallgeschwindigkeit.

Fragen Sie, ob der von Ihnen erwähnte Turbofan so modifiziert werden könnte, dass er ein Staustrahl (oder besser ein Staulüfter) wird? Ihre Frage enthält viel Flaum, was es schwierig macht, Ihren Hauptpunkt zusammenzufassen.
nicht unbedingt ein Staustrahl, eher um einen direkten Frischluftstrom zu erzeugen, um den Verbrennungsprozess im Nachbrenner zu verbessern, das Strahltriebwerk läuft während dieser Zeit noch, im Gegensatz zu Blackbirds Turbo-Staustrahl
Ein Turbofan hat bereits Bypass-Luft, die als "frische" Luft für den Nachbrenner angesehen werden könnte. Ich bin mir also nicht sicher, was du sonst noch suchst.
Sie haben Recht, ich muss die Frage möglicherweise stark bearbeiten ... Ich habe nach einer Möglichkeit gesucht, einen direkten Überschallluftstrom in den Nachbrenner zu bringen, da die Bypass-Luft des Turbofans nicht wirklich Überschall ist, würde ich gerne sehen, ob Dafür kann ich mehr Luft hinzufügen
Das Verbrennen von Kraftstoff in Überschallströmung ist schwierig. Es befindet sich in aktiver Forschung, hat sich aber noch nicht in ein Dienstflugzeug verwandelt. Auch Ihre Frage macht es viel schwieriger, weil es implizit erfordert, dass das Turbinenabgas Überschall und möglicherweise auch Überschall in der Hauptbrennkammer ist. Die meisten Strahltriebwerke, einschließlich Turbofan-, Turbostrahl- oder Raketentriebwerke, haben bis zur Düse keinen Überschallstrom. Wenn Sie eine Überschallströmung vom Einlass durch den Kompressor, die Brennkammer, die Turbine und den Nachbrenner sowie den Überschallbypass wünschen. Ich denke, 20 Jahre Forschung und Entwicklung ab jetzt sind ziemlich optimistisch.

Antworten (1)

Die J-58 entnahm Druckluft aus dem Kompressor auf Stufe 4 und leitete sie direkt in die Strömung hinter der Turbine. Dadurch wurde der in den Nachbrenner eintretende Abgasstrom gekühlt, sodass die Starttemperatur dort niedriger und die Dichte höher war, was Effizienz und Schub erhöht. Beachten Sie, dass der Einlass des SR-71 den Fluss auf Mach 0,4 verlangsamte, sodass der gesamte interne Fluss Unterschall war. Erst wenn das heiße Abgas im Nachbrenner wieder entspannt wird, steigt die Strömungsgeschwindigkeit wieder auf Überschallgeschwindigkeit an.

Dies ist nur möglich, weil der Ansaugtrakt die Luft bereits beim Fliegen mit Mach 3,2 um fast den Faktor 40 komprimieren würde. Diese Vorkomprimierung skaliert mit

P 0 = P ∞ ⋅ ( 1.2 ⋅ M A 2 ) 3.5 ( 1 + 5 6 ⋅ ( M A 2 − 1 ) ) 2.5
Daher ist die Vorkomprimierung viel niedriger (weniger als 6) für eine typische F-414-Höchstgeschwindigkeit von Mach 1,8 .

( M A = Machzahl, P 0 = Staudruck, P ∞ = atmosphärischer Druck).

Die Effizienzgewinne skalieren mit dem Verhältnis von Start- und Abgastemperatur (gemessen vom absoluten Nullpunkt), sodass die Effizienzsteigerung deutlich geringer ausfällt, als man sich erhofft.

Achten Sie darauf, dass die Strömungsgeschwindigkeit am Eintritt des Nachbrenners deutlich im Unterschallbereich liegt. Die Überschallströmung am Anfang des Nachbrennerabschnitts verzögert nur die Zündung, bis die Strömung durch die Düse austritt. Alle Nachbrenner haben im Inneren Ringe, sogenannte Flammenhalter, die eine lokal getrennte Strömung verursachen, sodass immer etwas brennendes Gas vorhanden ist, um das neu ankommende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu entzünden.

hm, also selbst wenn der Motor theoretisch mit Mach 2 läuft, erreicht er nur 3 ... na ja, es war eine coole Idee, danke für die Antwort, Peter! warte ... das Ma ist für die Mach-Zahlen richtig?
@AlbertG.: Richtig!
Ist es möglich, einen direkten Überschallluftstrom zum Nachbrenner eines Turbofans zu erzeugen, um die Leistung zu steigern oder den Kraftstoffverbrauch zu senken?
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