В отличие от него, SR-71 имел приемлемую эффективность на большой высоте в форсажном («мокром») режиме благодаря высокой скорости (3,2 мах) и соответственно высокому давлению Пито.
От F-16 до Су-57: чем отличаются истребители на форсаже и без него
США представили концепцию мини-истребителя F-36 Kingsnake поколения 5. Он заменит устаревший F-16, который был разработан в середине 1970-х годов. F-36 был разработан как многоцелевой самолет, способный использовать ракеты класса «воздух-воздух» и «воздух-поверхность», а также бомбы. Истребитель получил двухдвигательный двигатель с форсажной камерой и управляемым вектором тяги. Зачем современным истребителям нужны форсажные камеры? Как она устроена? А почему у разных истребителей разный цвет форсажа — у одного синий форсаж, а у других желто-красный? Об этом говорится в программе «Тайны человечества» с Олегом Шишкиным на РЕН ТВ.
Рекордсмен по поломкам
«Королевская змея» — это название нового истребителя F-36 Kingsnake. Пока что этот самолет существует только в виде компьютерных моделей. Ожидается, что Kingsnake поступит на вооружение ВВС США примерно через 10 лет.
Он заменит устаревший F-16. Однако США уже разработали F-35 Lightning II для той же цели. Пентагон называл его самым передовым многоцелевым истребителем в мире, но в итоге многомиллиардный проект оказался неудачным. По мнению военного обозревателя Дмитрия Литовкина, F-35 стал рекордсменом по количеству отказов и поломок.
«В ходе развертывания F-35 стало ясно, что характеристики, на которые рассчитывали американские военные, не были достигнуты, то есть самолет не соответствовал требованиям, предъявляемым к нему по некоторым параметрам. Выяснились и более серьезные вещи. Оказалось, что в определенных режимах полета существовала вероятность того, что хвост самолета отвалится», — рассказал военный корреспондент Дмитрий Литовкин.
Согласно официальным отчетам, F-35 имеет около 900 серьезных дефектов, восемь из которых являются критическими и опасными для жизни пилота. Большинство недостатков невозможно исправить, поскольку они возникли на уровне проектирования.
«Это фундаментальный недостаток, который сегодня можно исправить в существующей машине только путем создания специальных документов для пилота, ограничивающих его в выполнении определенных действий. Понятно, что для боевой единицы это недопустимо, и следующая машина будет учитывать недостатки предыдущей и поэтому должна быть лучше», — сказал Дмитрий Литовкин.
Су-57
По мнению Дмитрия, срочная разработка нового американского истребителя объясняется тем, что Пентагон опасается конкуренции с российским Су-57. Наши самолеты могут использовать ракеты на любой высоте и любой скорости, даже сверхзвуковой.
На F-35 из-за недостатков конструкции хвост может ломаться только на сверхзвуковых скоростях. Маловероятно, что эти бойцы столкнутся в реальном бою. Однако эксперты прогнозируют жесткую борьбу за крупные контракты на мировом оборонном рынке. Рособоронэкспорт готовит специальную версию Су-57Е для продажи за рубеж.
«Уже сегодня можно сказать, что для этого истребителя есть экспортный потенциал. Зарубежные страны заинтересованы в нем, и есть рынок, который может поглотить этот самолет», — сказал Дмитрий Литовкин.
Что такое форсаж двигателя и в чём его суть?
Слово «форсаж» было добавлено в словарь автомобилиста военной авиацией. В авиационных двигателях означает специальную функцию, используемую для кратковременного увеличения тяги. Как правило, дожигание используется при взлете, разгоне или маневрировании и достигается путем установки дополнительной камеры сгорания. Но каково значение этого термина в автомобильной промышленности? Что такое форсажная камера и в чем ее суть?
Термин «форсаж» происходит от французского forcage и означает «толкать, пихать». По отношению к любому двигателю, будь то реактивный или поршневой, это слово означает увеличение мощности двигателя, т.е. заставляет его работать сверх установленных параметров.
В традиционном понимании этого термина, т.е. в авиации, форсаж в основном используется в военной технике, требующей сверхзвуковых скоростей и хорошей маневренности в воздушном бою. В гражданской авиации такая функция появилась только в самолетах Concorde и Ту-144.
Что такое форсаж двигателя?
В контексте автотранспорта термин форсаж является одним из видов тюнинга и часто используется в контексте форсирования двигателей, т.е. увеличения мощности за счет увеличения рабочего объема и других инженерных методов. Если в авиации форсаж — это, по сути, увеличение тяги двигателя, то в автомобильном секторе — увеличение крутящего момента.
Как и тяга в реактивных двигателях, крутящий момент в автомобилях в основном создается рабочей смесью. Во время сгорания он расширяется и давит на поршень, который, в свою очередь, оказывает механическое давление на коленчатый вал. Очевидно, что чем больше объем двигателя и чем больше рабочей смеси используется, тем выше мощность двигателя.
Таким образом, больший рабочий объем может увеличить крутящий момент и обеспечить те же характеристики, что и турбонаддув в авиации — лучшее ускорение и более высокую скорость.
Как форсируется двигатель автомобиля?
Почти все дизельные и бензиновые двигатели могут быть оснащены турбокомпрессором. Наиболее эффективным методом турбонаддува двигателя является вскрытие блока цилиндров с помощью специальной вырубной машины. Этот метод позволяет штамповать детали с гораздо большим диаметром поршня, чем тот, который изначально установлен в автомобиле, тем самым увеличивая крутящий момент. Другой метод — замена жиклеров в карбюраторе. Такой подход помогает повысить мощность, но значительно увеличивает расход топлива.
Некоторые автомобилисты прибегают к замене распределительного вала, устанавливая механизм с более острыми распредвалами. Эта процедура улучшает газообмен, но при этом увеличивается нагрузка на газораспределительные механизмы, поэтому пружины клапанов также подлежат замене.
В некоторых случаях имеет смысл установить нагнетатель, но этот вариант возможен только в том случае, если степень сжатия двигателя не была увеличена.
Увеличение тяги за счет нагрева байпасного воздуха
Сгорание водяной коробки Bristol Siddeley BS100: в этом самолете с контролируемой тягой подогрев двигателя осуществлялся только для двух передних форсунок.
Пропульсивная способность может быть увеличена за счет сжигания топлива в холодном обводном воздухе турбовентиляторного двигателя, вместо смешанных холодных и горячих потоков, как в большинстве турбовентиляторных двигателей с дожиганием.
В первом двухроторном двигателе TF30 компании Pratt and Whitney использовались раздельные перепускная и основная зоны сгорания, причем три из семи концентрических распылительных колец находились в перепускной зоне. 10 Для сравнения, в дожигателе Spey компании Rolls-Royce использовалась двадцатиканальная мешалка, расположенная перед многочисленными топливопроводами.
Камера сгорания заряда (КСЗ), разработанная для двигателя с регулируемой тягой Bristol Siddeley BS100 для самолета Hawker Siddeley P.1154. Потоки воздуха холодного байпаса и горячего ядра были разделены между двумя парами сопел, передним и задним, как и потоки горячего воздуха. Rolls Royce Pegasus, а подача и форсаж подавались только на передние сопла. Он обеспечит большую взлетную тягу и сверхзвуковые характеристики для аналогичного, но более крупного самолета. Hawker Siddley Harrier. 11
Канальный нагреватель был использован компанией Pratt & Whitney для предложения турбореактивного двигателя JTF17 для американской программы сверхзвукового транспорта в 1964 году, и был представлен демонстрационный двигатель. 12 Канальный нагреватель имел кольцевую камеру сгорания и использовался для взлета, набора высоты и крейсерского полета на скорости 2,7 Маха с различной степенью форсирования в зависимости от веса самолета. 13
Дизайн
Форсажная камера реактивного двигателя представляет собой удлиненную выхлопную секцию, содержащую дополнительные топливные форсунки. Поскольку реактивный двигатель, расположенный выше по потоку (т.е. перед турбиной), потребляет мало кислорода, дополнительное топливо может быть сожжено после выхода газового потока из турбины. Когда активируется форсажная камера, впрыскивается топливо и зажигаются запальные устройства. В результате процесса сгорания значительно увеличивается выходное отверстие камеры сгорания дожигателя (входное отверстие сопла), что приводит к резкому увеличению фактической тяги двигателя. Помимо увеличения эффективности дожигателя, температура срыва также увеличивает массовый расход дожигателя (т.е. массовый расход на входе в горелку плюс фактический расход топлива в камере дожигателя), но уменьшает эффективность дожигателя. Давление срыва (из-за основных потерь от нагрева плюс потери от трения и турбулентности).
Возникающее увеличение объемного расхода на выходе из дожигателя компенсируется за счет увеличения сечения сопла толкателя. В противном случае происходит перенастройка турбомашин, расположенных выше по потоку (возможно, приводящая к остановке компрессора или выбросу вентилятора в турбовентилятор). Ранние конструкции, такие как солнечные форсажные камеры самолетов F7U Cutlass, F-94 Starfire и F-89 Scorpion, имели два сопла на век. 14 Современные конструкции включают не только форсунки VG, но и различные ступени наддува с отдельными форсунками.
В первом порядке коэффициент общей тяги (дожигание/сушка) прямо пропорционален квадратному корню из отношения температур иммобилизации дожигателем (т.е. мощность/мощность).
Ограничения
Из-за высокого расхода топлива форсажные камеры используются только при кратковременных требованиях высокой тяги. К ним относятся взлет с длинной или короткой взлетно-посадочной полосы, катапультная поддержка запуска с авианосцев и воздушный бой. Примечательным исключением является двигатель Pratt and Whitney J58, используемый в самолете SR-71 Blackbird. Этот двигатель использовал форсажную камеру в течение длительного периода времени и заправлялся при каждом разведывательном полете.
Форсажная камера имеет ограниченный срок службы, соответствующий периодическому использованию. J58 был исключением с постоянным рейтингом. Это было достигнуто за счет использования термобарьерных покрытий на обшивке и пламегасителей. 15 и путем охлаждения лайнера и сопла воздухом, нагнетаемым из компрессора. 16 вместо выхлопных газов турбины.
