Postbruciatori

[Takumi_Fujiwara]

Vi state ponendo gli stessi interrogativi della gente quando si mandavano i primi razzi nello spazio.La gente diceva che il razzo non si sarebbe mosso perchè non c'era nessuna aria su cui fare "forza" per spingere il razzo.

 

Per Kometone:mmmm mi sembra strano che un tomcat decolli da una portaerei in "full military" (spinta a secco max senza post-bruciatore).Di solito si usa il post...Infatti tu parli di fiamme...Credo intendessi in "full burner"?

Riguardo alla domanda ho un po' di ipotesi:

- mi sa che nel momento in cui hanno scattato la foto il tomcat si era appena sganciato dalla catapulta e i flussi d'aria differenti abbiano prodotto una differente combustione nei 2 motori (magari una era imperfetta).

- il pilota stava spegnendo i postbruciatori al momento dello scatto e uno e' rimasto acceso e l'altro si stava appunto spegnendo.

- il pilota stava decollando con 2 posizioni di manetta differenti tra i 2 motori (altamente improbabile eheheh).

[AMVI_Mike]

ma full military se non sbaglio è la massima potenza consentita....military power invece è volare con manetta al massimo senza utilizzo degli A/B

 

secondo me hanno buttato un pò di magnesio nei motori così per fare qualche colore ma il magnesio se non sbaglio rende la fiamma bianca...altro che becco di bunsen...i motori di un tomcat si che sono l'ideale

[Kometone]

ma full military se non sbaglio è la massima potenza consentita....military power invece è volare con manetta al massimo senza utilizzo degli A/B

 

appunto io intendevo quello

 

cmq scusate non era sulla rivista take-off... non ricordo dove la vidi: però ho trovato la foto di un Flanker che mostra il medesimo fenomeno...

 

Modificato 13 Maggio 2007 da Kometone

[brandy25]

Ciao

solo una precisazione

military range (che va da idle a full military o max dry che dir si voglia) si intende l'uso del motore senza postcombustione.

reheat o a/b ( che quando vengono messi al massimo si dice max reheat o max a/b) si intende l'uso del motore con il postbruciatore

 

ciao

[njos]

Cerchiamo di mettere un po' d'ordine:

 

1 - NON esiste alcun principio di conservazione della quantità di moto, infatti la quantità di moto si bilancia e non si conserva;

 

2 - Il principio cui vi riferivate è quello di conservazione dell'energia che non è ASSOLUTAMENTE la stessa cosa;

 

3 - Nelle varie formule che ho visto m1 non è nessuna massa dell'aereo, semplicemente m1 è la quantità di aria che entra nel motore e m2 quella che esce;

 

4 - l'espressione dell spinta lorda F è semplicemente: F=Ma[(1+f)Vu-Vo], dove Vo è la velocità di avanzamento dell'aereo, Vu è la velocità di efflusso dal reattore, Ma è la portata d'aria che viene accellerata dal motore e f è il rapporto di miscelamento cioè il rapporto tra portata di combustibile e di aria

 

5 - Quelle forma caratteristica diciamo "a salsicciotto" che talvolta è possibile vedere nella scia di un motore è data dal fatto che la pressione del gas all'uscita è maggiore di quella ambiente (si dice ugello sottoespanso), quindi il gas espanderà (per diminuire la pressione) e provocherà un aumento della sua velocità che però subito dopo diminuirà riflettendosi all'interno della scia con un sistema (peraltro abbastanza complicato) di altre onde sia di compressione che di espansione dando appunto l'idea di un salsicciotto. Questo fenomeno viene solo accentuato dalla postcombustione ma spesso è chiaramente visibile anche senza;

 

6 - Azionando la PC la combustione dietro la turbina fa diminuire la pressione di ristagno (andatevi a vedere cos'è se non lo sapete già) e fa aumentare la temperatura di ristagno,quindi se la sezione di uscita non varia la sua area, la portata diminuirà invece di aumentare e diminuirà anche la spinta. Il funzionamento in post-combustione necessita OBBILGATORIAMENTE di un aumento di sezione (che peraltro deve essere quanto più istantaneo possibile).

 

[AMVI_Mike]

cmq scusate non era sulla rivista take-off... non ricordo dove la vidi: però ho trovato la foto di un Flanker che mostra il medesimo fenomeno...

 

a me sembra il momento in cui vengono attivati gli afterburner...visivamente si accende prima uno e poi l'altro (non sempre, ma è un fenomeno che ho visto + volte) e la fiamma azzurrognola è l'A/B appena inserito che sta per far scaturire la fiammata...mi pare così

[devil]

E' capitato anche a me di vedere più volte questo fenomeno all'inserimento del reheat e si può anche giustificare con un ritardo dell'arrivo del carburante nei polverizzatori.Con due motori salta all'occhio,con un motore solo sene accorge solo il pilota dagli strumenti in cabina..

[Kometone]

grazie delle delucidazioni

[Flaggy]

Cerchiamo di mettere un po' d'ordine:

 

1 - NON esiste alcun principio di conservazione della quantità di moto

Beh, cavolo njos, non mi sembra che dire che "NON esiste alcun principio di conservazione della quantita' di moto" sia il modo migliore per fare chiarezza...

 

Principio (o legge) di conservazione della quantità di moto

 

Così come l'hai scritta, quella frase spazza via un importante principio della fisica...

 

In effetti l'espressione che tu hai (correttamente) indicato per la spinta lorda deriva dal teorema della quantità di moto che dice che:

 

"la derivata rispetto al tempo della quantità di moto di un sistema di punti materiali è uguale alla risultante delle forze esterne applicate al sistema".

 

Questo però non esclude che un caso particolare che si ricava da tale teorema sia proprio quello in cui, in ogni istante, la risultante delle forze esterne è nulla:

in questo caso la quantità di moto del sistema è costante (infatti la sua derivata rispetto al tempo è 0).

Che poi è quello che sostiene il principio di conservazione della quantità di moto...

[njos]

Cerchiamo di mettere un po' d'ordine:

 

1 - NON esiste alcun principio di conservazione della quantità di moto

Beh, cavolo njos, non mi sembra che dire che "NON esiste alcun principio di conservazione della quantita' di moto" sia il modo migliore per fare chiarezza...

 

Principio (o legge) di conservazione della quantità di moto

 

Così come l'hai scritta, quella frase spazza via un importante principio della fisica...

 

In effetti l'espressione che tu hai (correttamente) indicato per la spinta lorda deriva dal teorema della quantità di moto che dice che:

 

"la derivata rispetto al tempo della quantità di moto di un sistema di punti materiali è uguale alla risultante delle forze esterne applicate al sistema".

 

Questo però non esclude che un caso particolare che si ricava da tale teorema sia proprio quello in cui, in ogni istante, la risultante delle forze esterne è nulla:

in questo caso la quantità di moto del sistema è costante (infatti la sua derivata rispetto al tempo è 0).

Che poi è quello che sostiene il principio di conservazione della quantità di moto...

Appunto,

nella meccanica dei fluidi ed in particolare quando si tratta di aerodinamica, la quantità di moto che si conserva è un'utopia che non si verifica, mai.

Il principio di conservazione che tu hai citato è una mera asserzione matematica che non trova riscontro nella realtà.

Basti pensare al fatto che un grave sottoposto all'accellerazione di gravità "produce" quantità di moto.

Non mi sembra affatto di aver spazzato via alcun importante principio della fisica, visto che la legge che tu dici si trova tra i primi capitoli dei primi volumi di libri delle scuole superiori e quindi, ripeto, tratta di sistemi isolati, su cui non agiscono forze esterne e ciò non è possibile nella realtà. Anche il fatto che tu sappia che è una "particolarità" la dice lunga sulla sua utilità ai fini ingegneristici.

Mi sono semplicemente limitato ad assumere come dato certo una cosa che può essere considerata un dato certo.

Come tu sai, le arcifamosissime equazioni del bilancio delle grandezze estensive sono state create proprio per capire, in ogni istante del moto, quali fossero i cambiamenti della grandezza in termini di variazione nel sistema, interazione con l'estero e appunto "produzione".

Non è un caso se l'equazione dell'energia è detta di conservazione e quella della quantità di moto del bilancio.

Tra l'altro le forze esterne agenti sul sitema vengono ulteriormente divise in forze di massa e forze superficiali; come vedi il discorso diventa sempre più lungo e tedioso.

[Flaggy]

Certo, njos, pero’ non e’ il caso di fare affermazioni non vere:

il principio c’e’ e si applica pure... Specie perche’ (come vedi dal link che ho postato) dal principio di conservazione della quantita’ di moto deriva direttamente il terzo principio della dinamica che usi spessissimo (anche in aerodinamica)...come per esempio per dire che alla forza che il motore genera sul fluido ne corrisponde una uguale e contraria che il fluido genera sul motore (e cioe’ la spinta). Forse e’ un po’ riduttivo ritenerlo una mera asserzione matematica...

Non e’ quindi vero che il principio di conservazione della quantita’ di moto non si applica perche’ le forze esterne non sono mai nulle..

Tutto sta a considerare il sistema giusto.

Se consideri nel sistema sia il motore che il fluido, puoi dire che la forza che uno genera sull’alto e’ uguale...ma nel farlo stai proprio applicando il principio di conservazione della quantita’ di moto...

Tutto cio’ non mi pare un’utopia...

Comunque sono daccordo con te...andare oltre rende il discorso un tantino tedioso...

[njos]

il principio c’e’ e si applica pure... Specie perche’ (come vedi dal link che ho postato) dal principio di conservazione della quantita’ di moto deriva direttamente il terzo principio della dinamica che usi spessissimo (anche in aerodinamica)...come per esempio per dire che alla forza che il motore genera sul fluido ne corrisponde una uguale e contraria che il fluido genera sul motore (e cioe’ la spinta). Forse e’ un po’ riduttivo ritenerlo una mera asserzione matematica...

Non e’ quindi vero che il principio di conservazione della quantita’ di moto non si applica perche’ le forze esterne non sono mai nulle..

Tutto sta a considerare il sistema giusto.

Se consideri nel sistema sia il motore che il fluido, puoi dire che la forza che uno genera sull’alto e’ uguale...ma nel farlo stai proprio applicando il principio di conservazione della quantita’ di moto...

Tutto cio’ non mi pare un’utopia...

Comunque sono daccordo con te...andare oltre rende il discorso un tantino tedioso...

Semplicemente, come tu ben sai, in campo aerodinamico le forze di massa sono riconucibili alla forza peso e quelle di superficie agli sforzi superficiali. Io non le ho mai trascurate (raramente forse la g), infatti la tensione agente su una superficie elementare si esprime in funzione proprio del flusso diffusivo di quantità di moto.

Potremmo stare a discutere ancora, ma ho già precisato che, nonostante la tua puntualizzazione sia corretta, a mio avviso è semplicemente inadatta al tipo di discorso cui ci riferivamo.

Spero che la dissertazione non abbia annoiato nessuno ma, anzi, abbia stimolato la curiosità di molti!

 

P.S.: Caro Flaggy, nonostante tutto mi fa molto piacere discutere con persone che amino le stesse cose che amo io!

[Flaggy]

F=Ma[(1+f)Vu-Vo]

Perdonami njos, ma se mi sono soffermato su certi dettagli, era solo perche' quella formula della spinta di un propulsore che tu hai citato e’ la stessa che si trova nei testi di motori per aeromobili (compreso il mio).

Il punto è che quella formula si ottiene partendo dal teorema della quantità di moto e passando attraverso il principio di azione e reazione (e quindi attraverso il principio di conservazione della quantita’ di moto).

La mia puntualizzazione era quindi più che adatta al caso specifico.

In effetti nei passaggi per giungere alla tua formula vengono trascurati il peso del fluido e la resistenza del propulsore, mentre le forze dovute all'interazione tra fluido e pareti con cui è a contatto non è che io le trascuri (ci mancherebbe visto che la risultante è la spinta!), ma nel sistema che include motore e fluido la somma è nulla (sul motore infatti agisce la forza uguale e contraria a quella che agisce sul fluido).

 

Comunque spero anch’io che nessuno si sia annoiato, anche se penso sia meglio non impantanarci ulteriormente visto che ci siamo chiariti.

In effetti, quando si parla di aerodinamica e di motori, sappiamo che le cose purtroppo possono incasinarsi spaventosamente (e i postbruciatori non fanno eccezione ).

 

Quello che ci tenevo a dire con il mio intervento e’ solo che conoscere i principi alla base di un fenomeno, aiuta a capire il peso che hanno i vari elementi, in modo tale da trascurare cio’che ha una minima influenza e ridurre cio’che resta a un’espressione matematica (possibilmente semplice come quella indicata da te...).

Modificato 16 Maggio 2007 da Flaggy

[Takumi_Fujiwara]

Io mi limito a citare quello che c'era scritto in un capitolo divertente del manuale di Falcon 4.0. per rallegrarvi un po'.(eddai dopo la teoria un po' di battute ci vogliono)(premesso che ho bevuto anke questa discussione come un assetato)(lo cito a grandi righe perché' non ho più quel manuale sotto mano)

 

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Quello che un pilota deve sapere sull'aereodinamica:

 

C'era un pilota di f16 particolarmente brutto che tutti chiamavano "uomo Lupo".Un giorno vidi delle pezzettine di tessuto attaccati ai suoi guanti.Sul guanto sinistro in alto c'era scritto "l'aereo va piu' veloce" e in basso "l'aereo va piu' piano". Sul guanto destro c'era una croce con scritto in basso "le case si rimpiccioliscono" mentre nel senso opposto c'era "le case diventano più grandi".Ai lati c'era della croce c'era riportato "l'aereo va di qua'" e "l'aereo va di la'".Notando la mia occhiata "l'uomo Lupo" fece spallucce e disse " a volte me ne dimentico".... Ahhh l'umorismo dei piloti,l'adoro....

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pensate alle mani nei capelli che si mettono gli ing. (ehm,vabbe' son uno di loro) quando danno il loro aereo costruito su cosi' tanti principici studiati e ristudiati a un tipo simile eheheheh

[Balthasar]

Si può dire che il postbruciatore fa aumentare la velocità di un aereo per il principio della conservazione della quantità di moto?

Il tuo commento ha colpito nel segno Rekap!

 

Ho ripetuto proprio stamattina l'equazione del razzo , e considerando che in questo caso la massa espulsa è quella di aria+carburante, direi proprio di sì.

 

Ho sorvolato 3 pagine di persone che si scannano citando leggi di Newton e compagnia cantante (che tra l'altro NON corrispondo al principio di conservazione della quantità di moto, ma ovviamente vi sono correlate) o di altri che si stanno azzuffando sulle definizioni precise,quindi magari non ho notato qualcuno che ha risposto prima di me;nel caso scusatemi.

Modificato 17 Maggio 2007 da Balthasar

[Flaggy]

Ho sorvolato 3 pagine di persone che si scannano citando leggi di Newton e compagnia cantante (che tra l'altro NON corrispondo al principio di conservazione della quantità di moto, ma ovviamente vi sono correlate) o di altri che si stanno azzuffando sulle definizioni precise,quindi magari non ho notato qualcuno che ha risposto prima di me;nel caso scusatemi.

Per fortuna che ci sei tu a rispondere a una domanda di 2 anni fa... e a sorvolare sulle fatiche altrui

[Captor]

Per fortuna che ci sei tu a rispondere a una domanda di 2 anni fa... e a sorvolare sulle fatiche altrui

 

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Solo buttata lì (senza impantanarci nella teaoria), una "buona" conservazione della quantità di moto si osserva giocando a stecca (da me si chiama così il biliardo con le 15 palle + la bianca).

 

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Caro Takumi_Fujiwara, hai ragione, spesso i piloti dei caccia sono dei mattacchioni, ma ti assicuro che conosco parecchi ingegneri e tecnici altrettanto "mattacchioni" (me compreso).

 

E in quel caso è il pilota a mettersi le mani nei capelli...

[Balthasar]

Ho sorvolato 3 pagine di persone che si scannano citando leggi di Newton e compagnia cantante (che tra l'altro NON corrispondo al principio di conservazione della quantità di moto, ma ovviamente vi sono correlate) o di altri che si stanno azzuffando sulle definizioni precise,quindi magari non ho notato qualcuno che ha risposto prima di me;nel caso scusatemi.

Per fortuna che ci sei tu a rispondere a una domanda di 2 anni fa... e a sorvolare sulle fatiche altrui

A volte è molto più elegante ed efficace riassumere qualcosa in un post invece che azzuffarsi con gli altri utenti per il pelo nell'uovo...

[Flaggy]

Hai ragione, ma per riassumere comodamente come hai fatto tu, bisogna prima essere d’accordo: se qualcuno non lo e’ che fai? Spieghi le cose o sorvoli su cio’che non e’ affatto “il pelo nell’uovo”?

Dai ora torniamo a parlare di postbruciatori!

[Balthasar]

Hai ragione, ma per riassumere comodamente come hai fatto tu, bisogna prima essere d’accordo: se qualcuno non lo e’ che fai? Spieghi le cose o sorvoli su cio’che non e’ affatto “il pelo nell’uovo”?

Dai ora torniamo a parlare di postbruciatori!

Non volevo aprire polemica

 

Anzi ora son tornato indietro sto rileggendo un pò di cose.

 

Anzi se gentilmente puoi riassumere....

[Flaggy]

Anzi se gentilmente puoi riassumere....

Ah ecco, dopo tanta fatica mi tocca pure riassumere...Della serie cornuto e mazziato!

 

Vabbè, proviamo a sintetizzare...in parole (spero) semplici .

 

Tutti i sistemi atti ad ottenere una spinta si basano sul principio di azione e reazione:

ad ogni azione, corrisponde una reazione uguale e contraria.

 

Poichè un motore aeronautico non fa altro che ricevere una massa d'aria alla velocità Vo e espellere una massa di gas combusti alla velocità Vu, il motore è un sistema che crea un incremento della quantità di moto nel fluido (prodotto di massa e velocità).

Il motore cioè applica una forza sul fluido e per il principio di azione e reazione ne riceve in cambio la spinta.

 

Partendo dal teorema della quantità di moto (F = dQ/dt) e passando attraverso il principio di azione e reazione, trascurando il peso dell'aria e considerando come velocità di uscita quella alla quale il gas combusti si espandono fino alla pressione esterna ( ), abbiamo che la variazione di quantita di moto nel tempo dt tra ingresso e uscita diviso il tempo stesso è la spinta T pari a:

 

T = Mu*Vu- Ma*Vo che è la stessa formula di qualche post fà, scritta in modo un po' diverso e dove:

 

Mu=portata in massa dei gas di scarico

Vu=velocità d'uscita

Ma=portata in massa dell'aria in ingresso

Vo=velocità di volo

 

E ovvio che se voglio incrementare la spinta devo aumentare il termine Mu*Vu

 

Questo lo posso fare fino a un certo punto buttando più combustibile in camera di combustione, perchè oltre un certo limite "cucinerò" la turbina che sta subito dietro (che poveraccia già di suo oggi viaggia anche sopra i 1400 gradi! ).

 

E' qui che entra in gioco il POSTBRUCIATORE e relativo aumento di temperatura:

si immette carburante a valle della turbina che va a incrementare sia la portata dei gas espulsi (aumenta Mu) che soprattutto la velocità d'uscita degli stessi. Cioè aumenta la quantita di moto finale e con essa la spinta.

 

A questo punto parliamo di sti benedetti postbruciatori...

 

Ci sono degli ugelli a valle della turbina che iniettano ulteriore combustibile che si incendia entrando in contatto con i gas caldi uscenti dalla turbina e contenenti ancora molto ossigeno.

Nel flusso ci sono degli stabilizzatori di fiamma che consentono alle fiamme di ancorarsi ad essi e di non essere soffiate via.

L'incremento di spinta così ottenuto può essere notevole, ma anche i consumi salgono alle stelle...

 

Poichè le condizioni di funzionamento del motore devono essere ottimizzate, l'ugello di scarico è a geometria variabile quando c'è il postbruciatore. In tal modo si può variare la sezione della parte terminale dello scarico.

 

Esistono 2 tipi di ugelli a geometria variabile adatti al postbruciatore:

 

1) quelli solo convergenti (tipo quello dell'RB199 del Tornado)

2) quelli convergenti divergenti (tipo quello dell'EJ-200 montato sull'Eurofighter)

 

In soldoni nei primi il gas si espande e aumenta la sua velocità grazie a un restringimento della sezione.

Il punto è che ciò si può fare solo finchè la velocità dei gas di scarico raggiunge la velocità del suono... Oltre non possono andare, perchè, per andare a velocità supersoniche, al restringimento deve seguire un allargamento (oltre mach 1 se si riduce ulteriormente la sezione un gas rallenta). E' qui che entrano in gioco gli ugelli convergenti divergenti che possono espandere ancora il gas facendogli superare la velocità del suono.

 

Se qualcuno si sta chiedendo come faccia un Tornado a superare Mach 1 con dei motori in cui i gas di scarico non possono superare la velocità del suono...bhe, la velocità del suono aumenta all'aumentare della temperatura, e i gas di scarico possono essere espulsi a una velocità ben superiore a quella di volo anche senza superare la loro velocità del suono alla temperature in cui si trovano...

Consideriamo comunque che in questo tipo di ugelli il gas può avere una pressione superiore a quella atmosferica e quindi si può ancora espandere fuori dall'ugello contribuendo alla spinta (anche se in modo meno efficiente rispetto al più complesso ugello convergente-divergente...).

 

Se come riassunto vi pare troppo prolisso, considerate che un testo di motori per aeromobili viaggia sulle 800 pagine.

Se invece sono stato troppo "impreciso" e ho detto qualche cazzata, considerate che stanotte ho dormito 4 ore...Abbiate quindi un po' di pietà...

[Balthasar]

Flaggy...non avrei saputo riassumere meglio...ma io volevo un riassunto del perché è nata una discussione fra te ed altri utenti!

 

ahahahah non oso immaginare la tua faccia appena leggerai questo post (scusa scusa scusa )

[Flaggy]

Flaggy...non avrei saputo riassumere meglio...ma io volevo un riassunto del perché è nata una discussione fra te ed altri utenti!

 

ahahahah non oso immaginare la tua faccia appena leggerai questo post (scusa scusa scusa )  

E meno male che “A volte è molto più elegante ed efficace riassumere”...

Tu hai riassunto cosi’ tanto il tuo pensiero che manco si e’ capito cosa volevi che scrivessi...

Ma se per te ha senso fare una sorta di sintesi di un incontro di pugilato, perche’non vai sulla discussione “11 settembre 4 anni dopo” a postare un bel riassunto su quelle 67 pagine? Magari fatti aiutare da Staffo...

 

PS: Il post l’avrei scritto comunque...perche’ il pugilato non mi interessa mentre cercare di rendere piu' chiara una discussione si!

Modificato 18 Maggio 2007 da Flaggy

[Balthasar]

Mamma mia lasciamo perdere....quando avevo più tempo libero frequentavo un forum generico e...credo di aver sentito più assurdità sull'11 Settembre lì che dal fratellino di un mio amico che ha 11 anni...certe volte le persone negano anche l'evidenza e sono disposte a inventarsi di sana pianta le leggi di natura...scusate l'O.T. era uno sfogo

[ghostrider]

Postbruciatore

 

Un postbruciatore inietta carburante nel percorso dei gas di scarico per incrementare l'accelerazione. Il postbruciatore è un componente aggiuntivo dei motori aeronautici a reazione che permette di incrementare la massima spinta disponibile di un motore a getto o di un turbofan con minimi aumenti di peso a scapito dell'efficienza.

A valle dell'ultimo stadio di turbina, il componente che espande il flusso per trarne il lavoro necessario a muovere il compressore, il flusso ha bassa pressione, alta temperatura e, poichè la combustione in un turbogetto avviene in notevole eccesso di aria, ricca di ossigeno. Iniettando carburante, l'aumento di temperatura e pressione (energizzazione della vena fluida) consente, mediante l'ulteriore espansione nel cono di scarico, l'aumento di spinta.

La necessità di espandere ulteriormente il flusso in condizioni di postcombustione, rende necessario un ugello a geometria variabile che si adatti alle diverse situazioni di post combustione.

A fronte di aumenti di spinta dell'ordine del 60-100% si hanno aumenti di consumo dell'ordine del 1000% (10 volte tanto).

Per questo l'uso dei postbruciatori è limitato alle fasi di decollo (specie se a pieno carico o su velivoli piuttosto pesanti) o in determinate situazioni di volo (durante l'intercettazione o combattimento con manovre ad alto numero di g oppure durante il volo supersonico) oppure per superare il regime transonico, cioè il passaggio dalla condizione di volo subsonico a quella di volo supersonico.

Modificato 24 Agosto 2007 da ghostrider