How uppnås superkors?

18

Wikipedia-artikeln berättar att supercruise är ett villkor när ett flygplan kan uppnå hastigheter över Mach ett utan att använda de mycket ineffektiva efterbrännarna . Men det finns fortfarande inte många motorer som kan uppnå detta.

Vad är det specifika kravet på att en motor ska uppnå superkors? Varför kan inte de flesta motorerna nå överkryssning utan omvärmning aktiverat?

    
uppsättning Victor Juliet 08.07.2015 07:35

2 svar

14

Det är mindre om motorn och mer om kombinationen av motor och flygplan. Teoretiskt är allt som behövs för att motorn (s) "pressas utan efterbrännare för att kunna övervinna planetens inneboende drag med en hastighet som är större än Mach 1. Enkelt, eller hur?

Tja, för att göra det, är du redo mot en ganska tung fysik. Först och enklaste, med en dragkoefficient för flygplanet i en "ren" konfiguration, ökar dragkraften på hastighetskvadraten. Så, för att gå dubbelt så fort behöver du fyra gånger kraften med alla andra saker lika. Jetmotorerna klarar inte på så sätt du behöver en större motor för att ge mer max drivkraft, och då är alla saker inte lika längre.

För det andra är planen inte byggda som bilar, där det i många fall finns tillräckligt med utrymme under huven för att släppa in ett större motorblock och en turboladdare för att dubbla kraften för försumbar extravikt. Fighter design måste väsentligen sätta in en aerodynamisk hud så tätt som möjligt runt piloten, motorn, avioniken och bränsleförvaringen. Motorns effektivitet var under den längsta tiden ganska statisk, vilket innebar att mer kraft var mer motorisk. En större motor betyder ett större plan, vilket innebär mer drag, vilket kompenserar förskjutningsvinsterna och därmed hastighetsökningen hos den större motorn.

För det tredje finns det några komplexa aerodynamiska förändringar som är involverade när ett plan övergår ljudbarriären. Luftflödet i motorerna ökar med högre hastigheter vilket minskar motorns kompressionsförhållande. Inloppsturbinerna blir mindre och mindre effektiva när hastigheten ökar, och därigenom får du mindre och mindre nytta av turbofanens "bypass" luftflöde. Efterbrännare är mer eller mindre ett enkelt sätt att fortsätta att få större kraft efter att intagsturbinerna inte längre komprimerar luften, genom att ta den luften, dumpar en massa extra bränsle i den och rider den långvariga explosionen. Detta använder dock tio till femtio gånger flygplanets bränsleflödeshastighet.

F-22 uppnår superkors delvis genom att utöka motorns effektiva driftsområde med "variabel bypass". Vid lägre lufthastigheter ökar motorbypassningen så att turbofanerna kan öka drivkraften med minimalt bränsle. Vid högre lufthastigheter när turbofan-effekten minskar reduceras kompressorns omlopp för att öka luften i förbränningskammaren (tillsammans med mer bränsle), vilket ökar drivkraften utöver den normala kompressionsgränsen mer effektivt än att bara bränna bypassflödet med en efterbrännare.

Slutligen finns det enkla kravet på superkors i flygplanets uppdragsprofil. Inte många saker i luftstrid sker vid supersonisk hastighet; du kan inte dogfight effektivt på Mach 1 eftersom din hållbara svänghastighet mäts i miles, du kan ofta inte släppa gravitationskraven (bomber) eftersom de inte kommer att falla bort från flygplanet på ett stabilt eller förutsägbart sätt och i fallet med raptorn måste du öppna nyttolastdörrar för att distribuera dina vapen och det ökar din dragning där.

Supercruise har ett enstaka syfte; för att öka hastigheten på flygplanets transitering till och från målzonen utan att offra spridningsområdet genom att dumpa bränsle i efterbränningen vid tio till femtio gånger "militär kraft". För en luftöverlägsenhetskämpe (Combat Interceptor / Dogfighter) är det väldigt viktigt, men F-22 var den första amerikanska fighter som utvecklats från grunden för att dra nytta av den senaste tekniska utvecklingen i flygplandesign så att den kunde uppnås. Förra gången amerikanska kämpdesigners fick möjlighet att designa en superfighter med "cost-is-no-object" var nästan 40 år sedan med F-15, och de två stora kämpdesignerna för att komma in i USA-tjänsten i mellantiden, F- 16 och F / A-18, var resultatet av en designtävling som särskilt syftade till att skapa en billigare multirolefighter för att fungera som huvuddelen av flygflottan.

Andra supercruise-kapabla fighters konstruerade av NATO-allierade nådde produktion först; Den engelska Electric Lightning-interceptorn anses vara den första supercruise-kapabla produktionskämpan (förutspår myntet av den termen) och Dassault Rafale rapporteras vara superkorsskompatibel i vissa uppdragskonfigurationer upp till Mach 1.3 och slå Raptor till marknaden med cirka 2 år, men Raptor har en väsentligt högre toppfart under full militär kraft (100% icke-efterbränningsgas).

    
svaret ges 09.07.2015 21:59
12

Nästan alla jetmotorer kan användas för super kryssning. Vissa egenskaper hjälper dock:

Flygplanet måste ha tillräckligt med dragkraft och lågt drag, så områdesrätt och en låg flygmassasshjälp.

Supercruise uppfanns som en marknadsföringsterm för Lockheed F-22 . Observera att ett antal tidigare mönster kan även kryssas supersoniskt utan efterbrännare . F-22: s smidiga design kräver intern lagring av vapen, vilket gör att super kryssning blir lättare. Externa butiker full av vapen och externa tankar skulle göra superkryssning praktiskt taget omöjligt.

    
svaret ges 08.07.2015 08:20