Hoạt động của afterburner

Hoạt động của afterburner

Dịch từ HowStuffWorks "How do afterburners work?"
http://www.howstuffworks.com/question374.htm

Động cơ của máy bay phản lực, cũng như động cơ của tên lửa, dựa vào nguyên tắc phản lực. Nó hoạt động theo nguyên tắc đẩy một khối lượng về một phía và tận dụng phản lực về phía ngược lại. Trong trường hợp của động cơ máy bay phản lực, động cơ đốt xăng với không khí bình thường. Nhiệt tạo thành do xăng cháy làm nóng và giãn khí, khí nóng thoát ra từ cửa xả của động cơ tạo lực đẩy.

Đa số các loại động cơ phản lực hiện đại sử dụng tua bin để tăng hiệu suất của động cơ và cho phép động cơ hoạt động ở tốc độ thấp. Một phần của tua bin hút không khí vào và nén khí trước khi phun xăng vào. Phần cuối của tua bin hoạt động như cối xay gió, lấy năng lượng từ dòng khí thoát ra để quay phần nén khí. Xem How Jet Engines Work để biết thêm chi tiết.

Động cơ phản lực hiện đại cực kỳ hiệu quả và vẫn còn rất nhiều ôxy trong luồng khí thải. Ý tưởng của afterburner là phun xăng trực tiếp vào luồng khí thải này và đốt xăng nhờ lượng ôxy còn lại. Như thế có thể làm nóng và giãn khí hơn nữa và ta có thể tăng sức đẩy của động cơ thêm 50% hay hơn nữa.

Lợi thế rất lớn của afterburner là ta có thể tăng sức đẩy của động cơ một cách đáng kể mà không phải tăng khối lượng hay độ phức tạp của động cơ. Afterburner đơn giản là một bộ vòi phun xăng, một đường ống, một "flame holder" để xăng có thể cháy trong đó và đường tiếp nhiên liệu có thể điều chỉnh được. Động cơ phản lực với afterburner cần đường tiếp nhiên liệu điều chỉnh được để nó có thể hoạt động với afterburner bật hay tắt.

Điểm bất lợi của afterburner là nó cực kỳ tốn xăng. Do đó đa số các máy bay sử dụng afterburner một cách tiết kiệm. Ví dụ một máy bay phản lực chiến đấu sẽ sử dụng afterburner khi cất cánh từ một đường băng ngắn hoặc từ tàu sân bay hay khi cần tốc độ lớn khi không chiến.

Ảnh dưới đây, được chụp ở Virginia Air and Space Museum, cho ta thấy một số chi tiết của động cơ phản lực có afterburner. Đây là động cơ của một chiếc F-4.

Nó gồm có phần nén khí, buồng đốt và tua bin xả.
Ở phần xả của động cơ, bạn có thể thấy một vòng vòi phun xăng như hình dưới đây:


Đây là ảnh chụp cận cảnh một vòi phun xăng





Diệt cường địch báo hoàng ân

Được ucbu sửa chữa / chuyển vào 18:26 ngày 01/02/2003

Bạn ucbu đả nói gần hết rồi ,tôi định nói về nó khi đả giới thiệu qua với Tu160 nhưng bạn đả nói rồi thì tôi chỉ thêm vào ít mắm muối cho nó thêm xôm tụ .
Động cơ phản lực thì có hiệu suất riêng của nó tính bằng : Năng lượng cần để gia tốc khối khí từ tốc độ thông thường đến tốc độ khi thải ra .Đem chia cho cơ năng chuyển động mà máy bay nhận được theo định luật bảo toàn động lượng .(cái đó là chưa nói đến hiệu suất đốt do khối khí còn bị nóng lên thất thoát năng lượng chứ không chỉ được gia tốc không)
Lập công thức tính ta thấy cái hiệu suất riêng này phụ thuộc và tỉ lệ k=v/v' trong đó v là tốc độ ban đầu v' là sau khi đốt .
Hảy xem thử 1 chiếc máy bay cánh quạt chỉ bay với vài trăm Km/h và cánh quạt khả năng gia tốc kém thì coi như k rất lón 60-80% trong khi máy bay phản lực mà làm như vậy thì khi bay với vận tốc nhỏ k=10-15% rỏ là không có lợi .
Tuy nhiên động cơ phản lực sẻ có hiệu suất cao hơn cả cánh quạt khi lên đến vận tốc trên 700km/h
Điều này cho ta thấy là tốc độ hút gió và cửa động cơ rất quan trọng đối với khả năng hoạt động của động cơ.
Khi máy bay bay chậm tốc độ gío vào rất kém và cái cối xay gió ở đầu cửa hút gió chả hoạt động hiệu quả bao nhiêu .Vả lại khi bay chậm hay khởi động thì lượng gió thu được ít và dù có cối xay thì củng không khá lắm do chênh áp suất bởi 2 luồng gió 2 tốc độ không lớn .
Ý tưởng về động cơ có 2 buồng đốt dược 1 kỉ sư gốc Đức nghỉ ra đầu tiên tối không nhớ rỏ tên ông ta và ngày tháng chỉ nhớ là từ thập niên 80 Anh-Mỉ đả ứng dụng loại động cơ này chế tạo máy bay giử kỉ lục về máy bay nhanh nhất thế giới suốt 25 năm Đây là máy bay đặc biệt của Nasa và chỉ có 3 chiếc cho đến giờ đầu 90 1 chiếc ,94 1 chiếc và 1995 thêm 1 chiếc nửa.Tốc độ của chiếc SR-71 Black Bird (strategic reconnaissance )lên đến hơn March 3,2 nghỉa là khoảng 1100m/s hay 4000km/h (không nhở rỏ lắm ) và ngày nay hầu hết máy bay vẩn không vượt qua nổi.Do hảng Martin Lockheed nó được thiết kế dáng tàng hình và không 1 loại máy bay nào đuổi kịp nó khi nó thực hiện nhiệm vụ trinh sát và là chiếc máy bay thực sự tàng hình dầu tiên.Nhưng người LX nhanh chóng phát triển mạnh kỉ thuật này và Tu160 ngày nay bay nhanh ,chở cực nặng bay cao củng được trang bị loại động cơ này cùng 1 số loại máy bay trinh sát chiến lược của LX sau này.Về Black Bird tôi sẻ nói thêm về nó ở Triển Lảm Máy Bay.
Vậy tại sao loại After burner lại hiệu quả siêu việt như thế :
Nó gồm 2 buồng sơ cấp và thứ cấp(buồng đốt hậu) .
Buồng sơ cấp nhỏ nằm ở giửa động cơ(để mất cái blueprint của nó rồi ai có thì post dùm) .Cửa hút gió thiết kế hình cổ chai (ngày càng nhỏ) để tăng tốc độ gió vào tăng lên sau đó khí được đốt và xả ra 1 cửa rộng hình tròn và buồn đốt hậu là 1 vành dày ,tròn(1 hình trụ rổng dọc thành động cơ) nằm gần cửa ra từ buồng thứ cấp chính xác là khoảng 1/4 về quảng đường từ buồn sơ cấp đến cửa thải gío.
Cái buồng thứ cấp này xả xăng đều và burn liên tục dọc theo chiều dài của nó gia tốc cho gió từ buồng sơ cấp .Nghỉa là cuối cùng thì ta có 1 động cơ có tốc độ gió vào nhanh dù là tốc độ rất thấp thậm chí là mới khởi động.
Buồng đốt sơ cấp tuy là nhỏ nhưng thực ra công suất củng đủ để làm 1 chiếc máy bay từ từ cất cánh cho nên khi tiết kiệm xăng người ta cho nó chạy dà dài(không hiểu sao đánh đ khi được khi không) và từ từ tăng tốc khi tốc độ cao người ta tắt buồng đốt sơ cấp và buồng đốt hậu hay còn gọi là buông đốt thêm sẻ là buồng đốt chính với công suất cao .Tuy nhiên khi cần bay cực nhanh do bị truy đuổi hay là cần cất cánh gấp thì có thể kích hoạt cả 2 cái nhưng làm thế rất tốn xăng.
1 tấm hình nho nhỏ về SR71


With these advanced weapon the WW3 will be fought ,but in the WW4 they will fight with sticks and stones (Albert Eintein)
Được antey2500 sửa chữa / chuyển vào 03:53 ngày 03/02/2003

Bác Antey thân mến.
Theo bác thì hiện nay khả năng của Mig 21 (đã qua hiện đại hóa) có đảm đương được vai trò phòng không không hay chiến thắng trong các cuộc không chiến với các loại chiến đấu cơ hiện đại như hiện nay không ? Tôi thì chỉ e là chúng đã quá cũ vì những serie đầu ra đời cách đây những 50 năm. Tiếc là tôi không am hiểu về phần cơ khí và điện tử lắm nên mong bác chỉ giáo giùm.


Small Dragon
Được Small Dragon sửa chữa / chuyển vào 01:06 ngày 05/02/2003

Bạn Small Dragon thân đúng ra câu hỏi của bạn có hơi đi lạc chủ đề và tôi biết cái ý ngầm bạn muốn hỏi là gì .Vì thế tôi chỉ trả lời ở mức độ nào đó và bạn đừng đưa nó đi xa thêm .
Mig21 tuy là đả lạc hậu nhưng khi ta nâng cấp dàn khí tài radar ,gắn thêm hoả tiển tốt cho nó thì khả năng chiến đấu của nó vẩn không thể xem thường tuy là không chiếm được ưu thế hay đánh ngang sức nhưng mà đánh cầm cự và kềm chế đối phương hổ trợ cho bộ đội phòng không thì hoàn toàn được .
Các loại máy bay tuy có thể là củ nhưng chỉ cần nó có 1 phi công quả cảm 1 chiến thuật tốt ,1 cái radar tốt và 1 cái hoả tiển tốt thì nó vẩn có thể hạ 1 chiếc máy bay hiện đại như thường ,nhưng dù sao củng khó khăn hơn 1 chiếc hiện đại hạ 1 chiếc hiện đại khác.

With these advanced weapons the WW3 will be fought ,but in the WW4 they will fight with sticks and stones (Albert Eintein)

Bác Antey thông minh quá. Thực tế là tôi đã phải sửa lại bài của mình khi post lên để cho đúng với quy định của chúng ta. Nhân tiện muốn hỏi bác liệu tôi có thể tham gia box như là một mod có được không. Tham gia mãi rồi mà chỉ như là thành viên hay gửi bài cũng chán. Bác thấy thế nào.


Small Dragon

Bạn hơi quá lời rồi mình ,cái việc đoán đó thì đâu có gì là thông minh .
Còn việc set mod thì bạn có thể nhắn PM cho ctdphuc đó là admin khu vực của ta phụ trách set mod .Thực ra thì mod trong ttvnol được gọi là người xây dựng cộng đồng .Điều đó có nghỉa là mod không chắc là người giỏi nhất nhưng là người nhiệt tình và tình nguyện .
Như bác lekien nhiều lần được đề bạt set mod nhưng bác không chịu đấy thôi bác ấy có công việc đâu thể bắt bác online liên tục để điều phối box được.

With these advanced weapons the WW3 will be fought ,but in the WW4 they will fight with sticks and stones (Albert Einstein)

Muốn tạo một lực đẩy, cần phải "đạp" vào cái gì đó, dử dụng phản lực. Trên không, hai vật "đạp vào nhau", thì vật nào có khối lượng nhỏ thu được nhiều năng lượng hơn-theo định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng. Ở mặt đất và mặt nước, ô tô và tầu thuỷ đạp vào đất và nước, co khối lượng lớn nên hiệu quả cao.
Còn trên không, không khí rất nhẹ, nên nảy sinh nhiều vấn đề. Ta đều biết là động cơ turbine phản lực hoạt động theo nguyên tắc chung: máy nén, nén khí vào từ cửa hút gió, đẩy khí vào buồng đốt, nhiên liệu cháy trong buồng đốt là khí nở ra, tăng tốc qua tuye, đẩy turbine phát động, qua tuye thoát nên tăng tốc tiếp, qua cửa khí thải ra ngoài. Lực đẩy được sinh ra do luồng khí thải này. Nếu một giây, 1kg khí, qua động cơ, tăng tốc lên 1m/s thì động cơ có lực đẩy 1N (0.1kg). Lực đẩy tăng tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khí được tăng qua động cơ(m/s), khối lượng khí qua động cơ trong một giây (khí thông qua, kg/s). Lượng khí thông qua càng lớn thì "khối lượng vật bị đạp" càng lớn và máy bay càng hiệu quả.
Động cơ phản lực đơn giản nhất là cái ống RAMJET (động cơ phản lực luồng tĩnh).
Không khí đi vào cửa hút gió bên trái, được phun nhiên liệu, cháy nóng lên->tăng áp suất, nhiên liệu cháy gần hết chiều dài ống, đến đoạn cuối, diện tích ống tăng dần (tuye thoát), do diện tích ống tăng, áp suất khí giảm->khí được tăng tốc do chênh lệch áp và phun ra ngoài. Động cơ này chỉ làm việc hiệu quả nhất với một tốc độ nào đó. Lực đẩy của nó cũng thay đổi, tăng tốc đến mức nào đó thì lượng khí qua động cơ tăng->lực đẩy lớn, quá tốc độ ấy, nhiên liệu không kịp cháy trong động cơ. Nếu tốc độ thấp quá, áp suất trong động cơ không đủ để nhiên liwwụ cháy hiệu quả. Người ta làm cửa thoát và cửa hút gió điều khiển được, khi cần thay đổi để giữ áp trong động cơ(to ra hay bé lại). Người ta cũng chế ra các pulseramjet: nó gần giống như trên nhưng không họat động liên tục mà từng chu kỳ, khi nhiên liệu được phun thì cửa thoát và cửa hút đóng lại bớt hay kín hẳn: nhiên liệu được cháy trong áp suất cao hiệu quả hơn. RAMJET hoạt động tốt ở tốc độ siêu âm. Pulse ram jet có thể hoạt động ở tốc độ thấp đến 200km/h (70 m/s) nhưng hiệu quả rất thấp, đầu ww2, những chiếc máy bay vẫn dùng vì động cơ rất đơn giản.
Khi tốc độ thấp hơn, áp suất trong động cơ không đủ, người ta phải dùng máy nén để tăng áp. Một khó khăn đối với máy bay chiến đấu là phải bay ở các tốc độ (sau này là hướng đón gió) rất khác nhau. Do đó, áp suất khí sau máy nén và lượng khí thông qua thay đổi rất rộng. Chiếc MIG-25 giải quyết vấn đề ấy bằng cửa hút gió và thoát khí thay đổi kích thước được: duy trì áp suất trong động cơ, ngoài ra khi giảm áp suất đột ngột, sương cồn phun vào động cơ tăng áp. Người ta vẫn có thể giữ buồng đốt xung (pulse) đóng kín (AL-31F) để tăng hiệu quả cháy hay để buồng đốt lưu thông tự do (buồng đốt chỉ là một đoạn ống dẫn khí, như R-15 Aluka) để giảm khối lượng động cơ. Đây là động cơ turbo jet (động cơ phản lực turbine luồng).
Người Nga tụt hậu khá xa, trong thời đen tối của Không Quân Xô Viết, với việc dẫm chân gần như tại chỗ bằng R-15. Trong khi đó, con SR-71 đã dùng loại động cơ mới: bypass. Như trên đã nói, khi tốc độ cao thì động cơ không cần máy nén, trở thành ram jet, khi tốc độ thấp, ram jet không hoạt động được thì máy nén hoạt động. Bypass là loại động cơ cho cả hai chức năng như vậy: khi tốc độ cao, khí vào được dẫn vòng tránh qua hoàn toàn hay một phần máy nén, đi đến buồng đốt. Buồng đốt lường khí này tách ra khỏi buồng đốt thường: khi nóng không qua turbine phát động nữa, một ram jet hoạt động song song và thay phiên với turbo jet. Buồng đốt mới đẻ này gọi là buồng đốt hậu: afterburner. Như vậy, thêm khoang dẫn khí bypass, van tách khí vào khỏi máy nén, van đóng mở để duy trì áp suất thích hợp trong buồng đốt afterburner. Động cơ lai do đó rất phức tạp
Người Nga hoàn thiện tiêu chuẩn của họ từ 1974: AL-31.

Các bác có thể nhìn thấy các bộ phận HP đã kể, khí bypass bỏ qua máy nén áp suất cao. Buồng đốt kín. Và thêm một cái quạt, nó là turbo fan (động cơ turbine quạt), lai.
Khi tốc độ giảm nữa, Động cơ không cần công suất lớn, mà tốc độ cũng làm khí thông qua giảm. Nếu duy trì khí thông qua lớn thì tỷ lệ nhiên liệu/khí không đủ khí cháy hiệu quả. Thế là người ta tách luống khí tạo lực đẩy ra khỏi luồng khí cháy. Bây giờ, chu kỳ phức tạp hơn: nhiên liệu phun vào khí được nén qua máy nén, tăng tốc đẩy turbine phát động, khác với turbo jet, khí cháy của turbo fan trao phần lớn năng lượng của nó cho turbine phát động. Turbine phát động ngoài kéo máy nén còn kéo thêm một quạt, đây mới là thiết bị đẩy khí thông qua.
Khi quạt quá to, người ta bỏ vỏ nó đi, được động cơ turbine propeller, viết là turbo prop (động cơ turbine cánh quạt). Khi quạt to quá, tốc độ quạt rất khác turbine, người ta gắn thêm bộ truyền động: turbo shapt (động cơ turbine truyền động, máy bay trực thăng).
Với các máy bay đặc biệt, turbo jet và ram jet là những động cơ khác nhau, turbo jet dừng hoạt động thậm chí được đóng kín để bảo vệ khi tốc độ cao. Ram thì nhẹ, nên nó treo ngoài và không hoạt động khi tốc độ thấp. Con sử dụng bypass nổi tiếng là SR-71.
Nhân tiện: MIG-21 được hoàn thiện 1994. Nó được sử dụng hiệu quả nhờ hỗ trợ mặt đất, tầu biển hay AWACS. Người Nga chế tạo những Su-27PU - "mini AWACS", MIG-31, SU-30MK. Những máy bay mẹ đó có data link, hỗ trợ nhóm, 4 chiếc mẹ dẫn đường các máy bay đời cũ tham chiến.

Mệt, chán, buồn, đau đầu. Người yêu tôi dở hơi.