Question:
Qu'est-ce qui fait un moteur à réaction sans fumée?
DrZ214
2016-05-16 07:17:03 UTC
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Je lisais récemment sur le MiG-29 et ses nombreuses améliorations, dont l'une (MiG-29M) était des moteurs sans fumée.

Qu'est-ce qui fait un moteur à réaction sans fumée? Est-ce juste le carburant, ou quelque chose sur la façon dont le moteur fonctionne lui-même?

J'ai observé que les moteurs enfumés étaient plus courants dans le passé et je me demande pourquoi c'est aussi. Étaient-ils simplement plus faciles à construire pour une raison quelconque?

Juste une supposition: une combustion plus efficace. La fumée est essentiellement des morceaux qui ne sont pas entièrement brûlés, donc plus vous brûlez de carburant, moins vous avez de fumée. (_Comment_ vous obtenez cela, je ne sais pas, c'est pourquoi je ne poste pas de réponse :)).
Le décrochage du compresseur rendra un moteur à réaction sans fumée, mais cette condition doit être évitée pendant le vol.
@HowardMiller Je pense que l'extinction serait plus susceptible de produire un moteur sans fumée que le blocage du compresseur (bien que ce dernier puisse conduire au premier, mais [a tendance à produire des quantités importantes de fumée dans le processus] (https: // youtu. être / 9KhZwsYtNDE? t = 12s).)
@reirab, Je dois admettre que je n'ai pas vu beaucoup d'extinction, mais oui, les calages du compresseur ont tendance à être assez dramatiques. Quand j'étais à Cam Ranh Bay, le plan de lancement habituel des avions avait tendance à être d'aller aussi vite que possible sur la piste, de tourner et de s'éloigner le plus vite possible. Pour les combattants supersoniques, cela signifiait se lancer sur des post-brûleurs, et je n'ai jamais vu beaucoup de fumée. Les C-130, qui ont des moteurs à turbine, sont à peu près les mêmes. Les C-124 injectent un mélange d'alcool et d'eau dans les moteurs au décollage et ils ont tendance à avoir plus d'une queue de fumée.
Deux réponses:
Zeus
2016-05-16 08:34:00 UTC
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Généralement, la fumée provient d'un carburant brûlé incomplet.

Normalement, un moteur à réaction brûle un mélange très pauvre (en raison des contraintes de température de la turbine). Néanmoins, faire brûler tout le carburant est un défi considérable, principalement parce que l'air / mélange circule plus rapidement dans le moteur que le front de flamme. Ainsi, pour assurer une combustion stable, de nombreuses astuces entrent en jeu: la chambre de combustion se dilate après le compresseur; il existe des générateurs de vortex spéciaux qui forcent le mélange à refluer et à circuler; l'air peut être alimenté par étapes le long de la chambre, etc.

Cette dynamique des gaz compliquée est difficile à optimiser, surtout dans les années 70 lorsque les moteurs du MiG-29 (RD-33) ont été conçus. Ce qui se passe généralement, c'est qu'il y a des poches de mélange trop riche dans la chambre de combustion, et le carburant supplémentaire se décompose en raison de la température élevée avant qu'il n'ait l'occasion de brûler.

D'après ce que je sais, RD-33MK a obtenu une chambre de combustion redessinée (entre autres), mais il est difficile de dire quels sont exactement les changements. Je peux supposer que la source du problème original était que le RD-33 avait un premier exemple de chambre de combustion annulaire , qui n’était pas bien étudiée à l’époque. Mais le problème était suffisamment grave pour rendre MiG-29 plus facilement détectable en combat visuel.

La brûlure maigre n'est-elle pas plus chaude qu'une brûlure riche?
@Agent_L Pas si vous avez suffisamment d'air en excès pour diluer les gaz d'échappement 5-10: 1. Je crois que c'est un mélange stoechiométrique (idéal) qui brûle le plus chaud, car il n'y a pas d'excès de carburant ou d'air à chauffer.
Les moteurs à pistons carburés à allumage par étincelle @Agent_L,, comme toujours utilisés dans de nombreux avions GA, fonctionnent toujours avec des pics de pointe, car ils ont tendance à tourner en gros en raison des inégalités dans la distribution du carburant. Donc, plus maigre signifie plus chaud, car il est plus proche de la stœchiométrique. Mais les turbines (et les moteurs à allumage par compression) fonctionnent maigre avec un _lot_ d'excès d'air et plus maigre signifie plus froid là-bas.
Peter Kämpf
2016-05-16 10:52:58 UTC
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La fumée résulte de la suie dans les gaz de combustion, donc la partie carbone de l'hydrocarbure n'a pas été complètement brûlée.

La documentation (désolé, paywalled, mais vous pouvez lire la première page) rapporte que dans les premières décennies de la conception des moteurs à réaction, le développement de la chambre de combustion a été un essai et une erreur. Plus précisément, pour arriver à une chambre de combustion sans fumée, l’équipe du JT9D a dû effectuer 465 modifications et 140 essais complets du moteur. Principalement, ces astuces aident:

  • Vitesses d'écoulement lentes grâce à une conception soignée du diffuseur à la sortie du compresseur
  • Tourbillonnement du débit à l'entrée de la chambre de combustion pour améliorer le mélange air-carburant
  • Entrée d'air mesurée dans la chambre de combustion, de sorte que la zone d'injection de carburant ait un mélange essentiellement stoechiométrique pour une meilleure stabilité de la flamme. Ensuite, plus d'air est ajouté dans une région secondaire et une troisième région de dilution. Cette dilution aide à abaisser la température du gaz afin que le flux de gaz soit acceptable pour la turbine.
  • Des chambres de combustion plus longues, de sorte qu'une combustion de 99% peut être obtenue à la fin de la région secondaire.

Le choix du bon carburant aide également. Si vous brûlez du méthanol ou de l'éthanol, une chambre de combustion sans fumée est plus facile à réaliser, mais la densité d'énergie du carburant en souffre. Les carburants plus légers avec des chaînes d'hydrocarbures plus courtes aident, mais sont plus chers à produire et réduisent la densité énergétique, le kérosène a donc été préféré même si sa combustion produit de la suie.



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