Per muovere un aereo nell’aria, la spinta è generata da un qualche tipo di sistema di propulsione. La maggior parte dei moderni aerei da combattimento impiega un postbruciatore su un turboventola a basso bypass o un turbogetto. In questa pagina discuteremo alcuni dei fondamenti di un turbogetto a postcombustione.
Per far sì che gli aerei da combattimento volino in modo supersonico, devono superare un brusco aumento della velocità del suono. Un modo semplice per ottenere la spinta necessaria è quello di aggiungere un postbruciatore ad un turbogetto di base. In un turbogetto di base, una parte dell’energia dello scarico del bruciatore viene utilizzata per far girare la turbina. Il postbruciatore è usato per rimettere un po’ di energia iniettando carburante direttamente nello scarico caldo. Sullo schema, noterete che l’ugello del turbogetto di base è stato esteso e ora c’è un anello di portafiamme, colorato di giallo, nell’ugello. Quando il postbruciatore è acceso, il carburante aggiuntivo viene iniettato attraverso i cerchi e nel flusso di scarico caldo del turbogetto. Il combustibile brucia e produce una spinta supplementare, ma non brucia in modo efficiente come fa nella sezione di combustione del turbogetto. Si ottiene più spinta, ma si brucia molto più carburante. Con l’aumento della temperatura dei gas di scarico, l’area di flusso dell’ugello deve essere aumentata per ottenere il flusso di samemass, quindi gli ugelli di postcombustione devono essere progettati con geometria variabile e sono più pesanti e complessi dei semplici ugelli dei turbogetti.Potete studiare il funzionamento dell’ugello con il nostro simulatore interattivo di ugelli.
L’ugello di un turbogetto è solitamente progettato per riportare la pressione di scarico alla pressione del flusso libero.L’equazione di spinta per un turbogetto con postcombustione è quindi data dall’equazione di spinta generale con il termine pressione-area impostato a zero. Se le condizioni di flusso libero sono indicate da un pedice “0” e le condizioni di uscita da un pedice “e”, la spinta F è uguale alla portata massica m dottimes la velocità V all’uscita meno la portata massica del flusso libero ratetimes la velocità.
F = e – 0
Questa equazione contiene due termini. Gli aerodinamici spesso si riferiscono al primo termine (m dot * V)e come la spinta lorda sincethis termine è in gran parte associato con le condizioni nell’ugello. Il secondo termine (m dot * V)0 è chiamato il ram drag ed è solitamente associato alle condizioni nell’ingresso. Per chiarezza, la spinta del motore è quindi chiamata spinta netta. La nostra equazione di spinta indica che la spinta netta è uguale alla spinta lorda meno il ram drag.
I postbruciatori sono usati solo sugli aerei da combattimento e sul Concorde, un aereo supersonico. Il Concorde spegne i postbruciatori una volta che entra in crociera. Altrimenti, finirebbe il carburante prima di raggiungere l’Europa. I postbruciatori offrono un modo meccanicamente semplice per aumentare la spinta e sono usati sia sui turbojet che sui turbofan.
Puoi esplorare la progettazione e il funzionamento di un motore a turbogetto con postbruciatore usando l’applet interattivaEngineSimJava. Imposta il tipo di motore su “Jet con postbruciatore” e puoi variare qualsiasi parametro che influisce sulla spinta e sul flusso di carburante.
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