پس سوز در موتور جنگنده ها پس سوز در موتور جنگنده ها

[hamed_713 242]

برای حرکت یک هواپیما به جلو یک نیروی جلوبرنده بنام "تراست" باید توسط یک پیشران تولید شود. بیشتر هواپیماهای جنگنده ی مدرن از یک پس سوز در موتور خود(چه توربوجت و چه توربوفن با ضریب گذرگاهی پایین ) استفاده میکنند.

طبق قانون طبیعت، هواپیماهای جنگنده برای پرواز در سرعتی بالاتر از سرعت صوت (supersonic)، مجبورند به یک نیروی drag یا همان نیروی پسا که در جهت مخالف حرکت است، غلبه کنند. در طول کل پرواز از ابتدا تا انتها پای این نیرو در کار است ولی در سرعت صوت این نیرو تغییرهایی دارد. در سرعت صوت این نیرو با شتابی افزایش پیدا کرده و مانع از افزایش بیشتر سرعت هواپیما میشود. پس برای غلبه بر این نیرو به نیروی تراست بیشتری احتیاج است. یک راه ساده برای بالابردن تراست به میزان قابل توجه، اضافه کردن یک پس سوز به هسته ی توربوجت است. در یک توربوجت اساسا مقداری از انرژی گازهای محترق و خروجی برای چرخاندن توربین یا توربینها مورد استفاده قرار میگیرد. در واقع پس سوز برای بالا بردن نیروی تراست تولیدی، از طریق تزریق سوخت به این گازهای محترق استفاده میکند. در شکل بنیادی توربوجت پس سوزدار شما متوجه خواهید شد که بخش نازل کمی طویل شده و حلقه هایی از نگه دارنده ی شعله با رنگ نارنجی را در کنار نازل خواهید دید. در پس سوزها وقتی بخش پس سوز روشن است، سوخت اضافی از میان حلقه ها به گازهای محترق اگزوز تزریق میشود. سوخت میسوزد و با افزایش حرارت و انبساط، تراست بیشتری را تولید مینماید ولی این سوخت با بازدهی که سوخت در محفظه ی احتراق میسوزد، نمیسوزد. شما تراست بیشتری با یک پس سوز خواهید داشت ولی مقدار خیلی بیشتری سوخت خواهید سوزاند. نکته ی دیگر اینکه هنگامیکه پس سوز خاموش است کارایی موتور، به همان میزان کارایی ثابت توربوجت است. در تصویر زیر نمونه ی یک پس سوز دست ساز را میبینید که سوخت پاش و حلقه ی نگه دارنده ی شعله به وضوح دیده میشود.

[align=center][/align]

گازهایی که به قسمت پس سوز میرسند هنوز مقدار زیادی اکسیژن مصرف نشده دارند. بطور میانگین چیزی در حدود 25 درصد از اکسیژن هوای مورد استفاده ی موتور، در محفظه ی احتراق به مصرف میرسد. پس اگر به مقدار اکسیژن باقیمانده (تقریبا 75 درصد) مقداری سوخت اضافه شود توانایی احتراق آنرا را دارد که نتیجه ی آن بالاتر رفتن حرارت و افزایش سرعت گازهای اگزوز و در نهایت افزایش تراست خواهد بود. بیشتر پس سوزها در حدود 50 درصد نیروی تراست را، افزایش میدهند. قابل توجه است، پس سوز فقط در مدت زمان محدودی قابل استفاده است چون هیچ فلزی توان تحمل دماهای بسیار بالا را ندارد. به همین خاطر فقط در زمان برخاستن هواپیما از زمین یا در هنگام گذر از دیوار صوتی یا در هنگام صعود به بالا با زاویه ی زیاد و یا سایر حالت های ویژه مورد استفاده قرار میگیرد. البته میتوان این مدت محدود را افزایش داد و حتی آنرا دائمی کرد. برای این منظور میتوان با یک خنک کاری ویژه ی مداوم یا گاه به گاه آنرا متعادل نگاه داشت. یک راه برای افزایش زمان استفاده از پس سوز این است که دیواره ی انتهایی موتور را دو جداره کنیم و یک انشعاب از هوای کمپرس شده را که از خنک کننده (دستگاهی است برای جذب گرمای هوا به میزان بالا) عبور کرده، از آن میگذرانیم که باعث کاهش پیشرفت حرارت دیواره ی موتور به میزان زیادی میشود و در نهایت این هوا به گازهای داخلی و داغ ملحق میشود. امروزه در بیشتر موتورهای توربوجت مختص جنگنده ها این فناوری وجود دارد. راه دیگر استفاده از گازهای خنک کننده ی قوی است که به میزان خیلی خیلی زیادی دمای موتور را کاهش میدهند، اما به هر حال این روش و روشهای دیگر معایب زیادی دارند و گذشته از معایب هزینه ی بسیار بالایی نیز دارند.

[align=center][/align]


منبع:http://jet.blogfa.com/cat-10.aspx

[mrenger 10]

آقا شما خلباني ؟؟؟؟ بهتر بگم سازنده هواپيمايي ؟؟؟؟؟؟ بيا يه هواپيما براي ايران بساز ديگه حيف اين اطلاعات نيست؟؟؟؟؟ icon_cheesygrin :oops: icon_cheesygrin

[Armanmodern 238]

hamed_713 عزیز: ممنون از مقاله ی بسیار مفیدت... جنگنده های نسل پنج باید به نحوی باشند که موتورشون این توانایی رو داشته باشه که بدونه پس سوز سرعت صوت رو زیرپا بگذاره...در این صورت میزان استفاده از پس سوز کمتر میشه. اگه موتوری بتونه بدون پس سوز سرعت جنگنده رو از 1 ماخ بیشتر کنه با پس سوز حتماً به سرعت 2 ماخ میرسه.

[SAEID 2,832]

در جنگنده های نسل پنجم یکی از شرایط اصلی آن توانایی موتور برای دستیابی به سرعتهای فرا صوت (نه در حدود صوت) بدون پس سوز میباشد. جنگنده اف22 بدون پس سوز قادر است تا سرعت 1.6 ماخ در پرواز افقی برسد و با پس سوز تا 1.8 ماخ که البته این سرعت محدود شده است و موتورهای بکار رفته توانایی رساندن سرعت جنگنده به سرعتهای بیش از 2 ماخ را دارند اما چون در این حالت انتشارات گرمایی از موتور و بنده جنگنده بقدری زیادی خواهد شد که از فواصل دور قابل شناسایی توسط دشمن است سرعت آن به 1.8 ماخ آن هم در شرایط اضطراری محدود شده است. جالب است بدانید که میزان پنهانکاری این جنگنده در سرعت 1.6 ماخ چند برابر بیشتر از سرعت 1.8 و پرواز با پس سوز است! جنگنده سوخوی تی50 قادر است بدون پس سوز تا سرعت 1.7 ماخ پرواز کند و با پس سوز تا سرعت 2.2 ماخ که روسها سرعت حداکثر آن را محدود نکرده اند. جنگنده میگ1.44 دارای سرعت نهایی 2.6 ماخ و سرعت پرواز بدون پس سوز ؟؟؟ است. جنگنده سوخو47 دارای سرعت نهایی 2.3 ماخ و سرعت پرواز بدون پس در حدود سرعت اف22 است ولی بصورت دقیق اعلام نشده است. جنگنده های تایفون و رافال و ... هم که جزو نسل چهار ++ محسوب میشوند اما قادر به شکستن دیوار صوتی بدون پس سوز هستند.

[hamed_713 242]

پسوز یا حالت AB حالتی است که دسته گازدر شکاری ها در آن حالت قرار میگیرد تا شتاب بیشتری حاصل شود در این حالت بنزین در خارج موتور وپشت هواپیما آتش گرفته و باعث رانش میشود اما تاریخچه آن
تاریخچه تکامل پس سوزها به جنگ جهانی دوم باز میگردد زمانی که مهندسان المانی وامریکایی ودیگر کشور ها به دنبال راههایی برای افزایش رانش موتور های جت بدون افزایش وزن بودند.امریکایی ها نخستین موتور دارای پس سوز خود رادر سال های 1943 ازمایش کردند وبا گذشت شش دهه از ان زمان هنوز هم پس سوز ها درجدیدترین نسل جنگنده های امریکایی به چشم می خورند.البته این جنگنده ها بدون پس سوز هم می توانند به سرعت های مافوق صوت دست یابند اما برای انجام مانورهای بحرانی هنوز هم از پس سوز استفاده می شود.یک موتور جت معمولی تنها نیمی از اکسیژنی که می سوزاند را مصرف می کند بنابر این حجم زیادی از انرزی بالقوه بدون مصرف باقی می ماند.پس سوز در واقع یک امتداد بلند در قسمت عقبی موتور است که حجم زیادی از اکسیزن باقیمانده را با سوخت جت وارد شده به خروجی پرسرعت از توربین موتور مخلوط می کند واین مخلوط را می سوزاند .شعله حاصل از این احتراق از طریق یک خروجی در عقب موتور به بیرون رانده شده ورانش بیشتری تولید می شود.

این درحالی است که در جنگنده های روز امد این میزانبه 40تا70درصدمی رسد .اما استفاده از پس سوز با محدودیتهایی نیز روبه رواست چراکه با به کار گیری ان مصرف سوخت تا سه برابر افزایش می یابد وبنابر این خلبانان نمی توانند به مدت زیادی از ان استفاده کنند.اگر چه طرح کلی پس سوز ساده است ولی اشفتگی های بسیار حساس ان مشکلات بسیاری رابرای طراحان ایجاد میکند .حفظ یک شعله ثابت وپیوسته نخستین چالش است چراکه احتراق باید در داخل هوایی که با اهنگ چند صد پابر ثانیه از توربین وارد پس سوز می شود انجام شود .
سوخت وارد یک سری لوله کوچک (10یابیشتر)می شود که یک حلقه رادر اطراف موتور تشکیل می دهند .سوخت از صدها سوراخ ریز روی لوله ها وارد جریان هوا می شود ومعمولا به وسیله یک طرح جرقه زنی الکتریکی کوپک محترق می شود.

فرایند احتراق در پس سوزها هنوز جزو فناوریهای محرمانه تلقی می شود.پس سوز به گونه ای طراحی می شود که شعله در راستای محور ان جریان یابد .تعیین دقیق محل لوله های تزریق سوخت وسامانه ایجاد احتراق در نقطه پایانی بخش جلویی لوله جت (یک لوله چهر تا پنج پایی در عقب موتور) باعث میشود یک ناحیه پایدار وثابت در داخل جریان هوایی که مخلوط هوا وسوخت رادربرداردتشکیل شود.
این جریان پایدار تضمین می کند که شعله به سرعت ایجاد می شود ودر یک نقطه ثابت می سوزد.اگر شعله به اطراف حرکت کند نوساناتی ایجاد می کند که ممکن است در نهایت سبب ایجاد احتراق در داخل لوله جت ویا صدمه دیدن نازل خروجی شود.
طراحان تدبیری می اندیشیند که مطمئن شوند شعله ها در محل وزمان مناسب قرار داشته باشند وتمامی سوختی که در داخل پس سوز جریان می یابد مصرف شود .یک مشکل دیگر اتخاذ تدبیری است برای خنک سازی لوله جت فلزی در دماهای بالای داخل پس سوز که گاهی به 3000درجه فارنهایت میرسد.

سوخت خنکی که از لوله های واقع در بالای پس سوز عبور می نماید قسمتی از گرما راجذب می کند.موتورهای توربینی جدیدتر یک جریان هوای سرد راازطریق یک حلقه دراطراف موتور عبور میدهند.این هوای سرد از محفظه احتراق نیز می گذرد.در ارتفاعات بالا دما زیر صفر درجه است وجریان هوای سرد در داخل لوله پس سوز از ان در برابر شعله خروجی محافظت میکند.
وقتی جریان خروجی به عقب می رود نازل موتور بازتر می شودتا حجم بیشتری از گازهای داغ رادربرگیردواز افزایش فشار در داخل موتور جلوگیری کند.مهندسان خاطر نشان می سازند که یکی از مشکلات این ترکیب وجود تضاد بین مواد خوب برای احتراق ومواد خوب برای پنهان کاری است .یعنی موادی که برای احتراق مناسب هستند معمولا با خواص پنهان کاری ساز گار نیستند .از سوی دیگر با به کار گیری پس سوز قسمت اگزوز(خروجی)موتور باز تر می شود وبنابر این تشعشعات وبازتاب راداری افزایش می یابد چرا که امواج راداری بیشتری وارد خروجی می شوند وامواج راداری بیشتری نیز توسط ان انعکاس می یابند .بنابر این حتی اگر پس سوز روشن نباشد میزان علایم راداری افزایش می یابد .

پنهان کردن تشعشعاتن فروسرخ یک پس سوز روشن تقریبا غیر ممکن است وبنابر این جنگنده های پنهان کاری همچون بی -2واف-117از این ساز وکار استفاده نمی کنند البته استفاده از یک موتور توربوفن که مواد سرد راباگازهای خروجی توربین مخلوط کند تا حدودی به کاهش ای علایم کمک میکند گرچه ممکن است مشکل تشعشعات فروسرخ در جنگنده های اینده حل شود .یکی از رهکارهای پیش بینی شده قرار دادن پس سوز در داخل بدنه وخنک کردن ان با هوای کنار گذر است .مهندسان همچنین در حال بررسی موادی هستند که گرما راجذب می کنند(مثل سرامیک های گرمایی شاتل فضایی).اما (دست کم درحال حاضر)هیچ راهی برای مخفی سازی کامل توده هوای گرمی که از عقب یک جنگنده بیرون می رود وجود ندارد وتنها راه حفظ پنهان کتری کاهش میزان وابستگی به پس سوز است.برای نمونه جنگنده اف-22 می تواند بدون روشن کردن پس سوز به 1/5برابر سرعت صوت دست یابد.مهندسان صنعت هوانوردی عقیده دارند که فناوری پس سوزها در قرن بیست ویکم همچنان مورد استفاده قرارخواهد گرفت .اگرچه پرواز از روی ناو هواپیمابر معمول ترین کاربرد پس سوز است سرعت بیشتر حاصل از به کارگیری ان نیز می تواند در جریان رزمهای هوایی کارساز باشد.تازمانی که خلبانان نظامی به نیروی رانش بیشتر نیاز داشته باشند پس سوز ها هم به عنوان یک راه حل احتمالی وجود خواهند داشت.

[navid_missile 4]

عالي بود ادامه بديد دوست عزيز

[hosseingmn 72]

حامد جان مثل همیشه عالی بود.

[worior 25,819]

این مطلب بسیار عالیه و جای بحث زیادی داره !

در مورد عبور از صوت با قدرت موتور و گذر از محدودیت ماخ (سرعت انتقال صوت در هوا) اگر کسی بتونه بگه چطوری این اتفاق افتاده خیلی عالی میشه !
5 دلار جایزه !

[00Amin 2,389]

worior جان اينم جواب شما زود 5 دلار منو بده
براي توضيح درباره آنچه هنگام شکستن ديوار صوتي روي مي دهد ، ابتدا بايد به صوت به چشم موجي با سرعت انتشار محدود نگاه کرد.همه شما با اثرات ناشي از محدود و نسبتا کم بودن سرعت صوت آشنايي داريد؛ بازتاب صدا در کوه ، تاخير زماني در شنيدن صداي بلندگوهايي که يک چيز را پخش مي کنند و شنيدن صداي رعد پس از ديدن برق . در سطح دريا و دماي 22درجه ، امواج صوتي با سرعت 345متر بر ثانيه يا 1240کيلومتر در ساعت منتشر مي شوند. هر چه دما و فشار کاهش يابد، سرعت صوت کم مي شود، به طوري که براي هواپيمايي در ارتفاع 35هزار پايي - جايي که دما 54- درجه است سرعت صوت به 295متر در ثانيه يا 1060کيلومتر در ساعت مي رسد. حالا يک منبع صوتي را تصور کنيد که يک پالس در ثانيه در فضا پخش مي کند. اين پالسها را مي توان به صورت پوسته هاي کروي از هواي پرفشار که با سرعت صوت بزرگ مي شوند و صوت را منتشر مي کنند تصور کرد (درست مانند دايره هاي ايجاد شده در سطح آب پس از پرتاب يک سنگ) به اين کره ها جبهه هاي موج مي گوييم . اگر چشمه ساکن باشد ، اين کره ها، مانند دايره هاي آب هم مرکز خواهند بود ؛ اما اگر منبع شروع به حرکت کند، اين کره ها را در جهت حرکتش جابه جا خواهد کرد. به طوري که فاصله کره ها از هم در يک طرف (در جهت حرکت) کمتر و در طرف مقابل بيشتر خواهد شد. (با رسم شکل اين مطلب را خواهيد ديد). مقدار اين جابه جايي بستگي به سرعت منبع نسبت به سرعت انتشار صوت دارد. هر چه سرعت منبع بيشتر باشد، به جبهه هاي موجي که در هر لحظه توليد مي کند، نزديکتر شده و بنابراين فاصله جبهه ها در مقابل منبع کمتر و کمتر مي شود، تا اين که در سرعت صوت ، منبع به موج صوتي خود مي رسد و با آن حرکت مي کند. به طوري که جبهه هاي کروي امواج توليد شده همگي مقابل منبع انباشته مي شوند. (مثل حلقه هاي تودرتو با شعاعهاي مختلف که در يک نقطه بر هم مماسند). از نظر فيزيکي جبهه هاي موج نشاندهنده تغييرات فشار هوا هستند و همين تغييرات فشار است که گوش ما آن را به صورت صدا مي شنود.

حالا تصور کنيد همه اين جبهه هاي موج پرفشار جلوي يک هواپيما که با سرعتي در آستانه سرعت صوت حرکت مي کند جمع شود. در اين صورت جبهه ها همديگر را تقويت مي کنند و يک موج فشار با دامنه بسيار زياد تشکيل مي دهند. اين موج ، نيروي مقاومت هوا را زياد مي کند و باعث کاهش نيروي بالابر و دشواري کنترل هواپيما مي شود. وقتي سرعت هواپيما با افزايش توان از سرعت صوت پيشي مي گيرد، از اين سد و ديوار صوتي عبور مي کند و به اصطلاح ديوار صوتي را مي شکند. در اين حالت موج ، دامنه تشکيل شده که به آن shock wave گفته مي شود در هوا منتشر مي شود و به زمين مي رسد. شدت موج رسيده به زمين به ارتفاع هواپيما و اندازه آن بستگي دارد. اگر هواپيما به قدر کافي به زمين نزديک باشد موج فشار مي تواند آنقدر قوي باشد که باعث شکستن شيشه ها، تخريب ساختمان هاي سست و يا کاهش شنوايي افراد شود. شکستن ديوار صوتي يا گذشتن از سرعت صوت ، اولين بار در 14اکتبر 1947 و به وسيله چاک بيگر، خلبان نيروي هوايي امريکا با هواپيماي -X1 که به همين منظور ساخته شده بود اتفاق افتاد. امروزه بيشتر هواپيماهاي جنگنده براحتي از سرعت صوت مي گذرند، به طوري که سرعت بعضي مانند SR71 به 3600کيلومتر در ساعت 3برابر سرعت صوت مي رسد.

[SAEID 2,832]

worior,
نصفش رو به امین بده چون منبع رو ذکر نکرد!

[worior 25,819]

انگار منظورم رو به دقت بیان نکردم !

ولی منظور من اتفاق درون موتور بود وتحلیل گذر صوت توی اون بدون استفاده از پس سوز !

البته از این 5 دلار 2.5 دلار به امین میدم ولی اگر کسی تونست مطلب گسترده و مفیدی به لحاظ فنی بده تا 10 دلار پایم !!

[00Amin 2,389]

انقدر ول خرجي نكن ورشكست ميشي همچي سوالي همش 10 دلار حالا شما 2.5 دلار مارو بده شمار حساب ميدم تا جواب بعدي رو هم بدم

سعيد جان منبع نداره اين مطلب رو در ارشيو داشتم نميدونم خودم نوشتم
يا از جاي كپي كردم

[worior 25,819]

خوب حالا جواب مارو بده 12.5 دلار اصلا بعدا با هم حساب میکنیم اگر از جواب خوشم اومد و تونستی با تصویر مسئله به من حال کنی تا بیشتر از اینها هم باهات راه میام ! البته هرکس از دوستان هم که اینکار رو بکنه من دستش رو میفشارم و 12.5 دلار نقد میزارم رو میز !

[maalek 18]

حامد جان ممنون خيلي وقت بود كه دنبال يه مطلب جامع در مورد پس سوز بودم
يه مطلب رو هم اضافه كنم و اون اينه كه قلمت نسبتا گذشته خيلي بهتر شده و افرا كم سوادي مثل من به راحتي متوجه فرمايشاتت ميشن

[worior 25,819]

کسی جواب ما رو نمیده مگه سوال سختی کردم !!!! یا دلارش کمه !!