文中大量美圖,這手機流量花的也值得
飛機放油,又把放出去的油點燃
上面兩張圖是客機在進行緊急放油
飛機降落重量遠低於起飛重量。拿A380舉個例子,最大起飛重量575噸,滿載燃油259噸,假如油裝滿了,降落時候比起飛輕了200多噸,甚至高於三分之一。這也是為什麼飛機在巡航時候越飛越高,因為重量輕了,需要的升力少了,要麼飛高要麼飛慢,但是大家並不太想飛的慢是不是。
顯然客機沒法把排出去的油點燃,也沒有意義。
但是一些軍用飛機就有這個隱藏功能,最著名的就是美國通用動力的戰轟F111土豚,如下圖,它的緊急放油口位於兩個發動機中間,F111不同子型號裝備的不同發動機都有加力燃燒室,從圖中也能看到加力燃燒室的火焰穩定器。
當緊急放油口在噴出燃油,發動機加力燃燒室開啟就會直接點燃噴出的燃油,就噴火。非常簡單粗暴,但是這也只有視覺效果,綿軟無力的火焰。
發動機壓氣機失速,噴出火球
在這個回答裡我介紹了航空發動機的壓氣機失速(喘震)原理以及幾種預防措施。
當喘震發生時,發動機的氣道就像被掐住脖子,通氣量驟減。但是這時候燃燒室的噴油嘴沒有意識到,還是正常噴油,燃油/空氣比驟增。會有大量高熱未燃燒的燃油進入下游,被噴出。又接觸到外部空氣中的氧氣,再次燃燒。這時發動機會噴出一個大火球,這會嚴重傷害發動機,輕則檢查,重則大修甚至報廢。當發生於空中,極大危害飛行安全。當戰鬥機在做激烈機動時,進氣口並不正對著來流,會極大增加發動機壓氣機喘震的風險。
其中一個解決方案是為進氣道加一個可動前脣。下圖為歐洲颱風戰鬥機EF2000的進氣道,可見左右兩個進氣前脣打開角度不同。
颱風進氣道
發動機喘震的F15
F18
737
C17還是開反推的時候喘震了
SR-71
加力燃燒經過超音速噴嘴,噴出的明亮馬赫環
回答第一張圖就是這類的“噴火”,F-14。
上一段的F-15發動機喘震也開了加力燃燒。
F-15
普惠F-100
F-16
B-1B
Space Shuttle
超音速噴管和加力燃燒室
超音速噴管(收斂-擴張噴管,或稱拉瓦爾噴管)工作最完美的狀態,效率最高時,噴管內壓力等於環境壓力。但是隨著飛機飛行高度的變化,環境壓力變化,發動機不同的工況也給噴管帶來了不同的來流。配合內外壓力是噴管的主要工作,其中噴管最小截面(脖子)決定了通氣量。最大截面(噴嘴)與最小截面之比決定了噴出流體的速度與壓力。
下圖F-15戰鬥機的左右兩個發動機噴管形狀調節不同,體現了“可調超音速噴管”的核心功能。
以及增加推力矢量功能的噴管
這是完美情況,噴管調節範圍是有限的做不到任何情況都可以完美配合。
當噴管內壓力小於環境壓力時,噴氣尾流先被外界一個激波壓縮,這時尾流壓力又高於環境壓力,再進行膨脹,之後壓力又低於了環境壓力,又被激波壓縮,壓力大於環境壓力。如下圖下半部分所表示,尾流壓力一直在規律性的升高降低。
當噴管內壓力大於環境壓力時,噴氣尾流出了噴嘴直接就開始膨脹,以至於壓力小於環境壓力,又再被激波壓縮,導致壓力大於環境。跟上面情況一樣,又開始規律性循環。如下圖上半部分表示。
當尾流壓力增加時,密度提高,速度變慢,總溫不變而靜溫提高。也就是壓力大的地方氣就熱了,且這時高溫會更促使加力燃燒室噴出的未完全燃燒燃油再次燃燒,且本來氣體溫度的變化也會影響顏色。
所以產生了連續規律變化的馬赫環。當加力燃燒室關閉時,戰鬥機發動機噴出的其實也是超音速尾流,只是因為溫度不到,所以並非肉眼可見。
開啟加力燃燒室會讓戰鬥機紅外特徵異常明顯,這是紅外製導空對空導彈專盯的目標。隱身戰鬥機要很好的設計這裡來降低紅外特徵,是門很深的學問。