Форсаж двигателя: Форсажный двигатель моментально увеличивает скорость истребителей

Форсажный двигатель моментально увеличивает скорость истребителей

Ночь. На полосе замерла пара истребителей – ведущий и ведомый. Один позади другого на полсотни метров. Боевые машины готовятся к вылету. Пилот ведущего сосредоточен: он ожидает, что вот-вот поступит команда руководителя полетов… Да! Взлет разрешен, и от ведущего к ведомому по радиоволнам летят слова: «Взлетаем. Форсаж!»

Теги:

Нетленка

Как это устроено

Самолёты

Физика

тело

Последнюю букву в слове «форсаж» ведущий произносит отчетливо. Это знак. Оба летчика одновременно ровным движением переводят ручки управления двигателями до упора вперед, в положение «полный форсаж».

Свист двигателей разрастается в рев и без пауз переходит в надрывный грохот. Из сопел вырастают длинные, почти с сам самолет, струи бело-розового форсажного пламени. Истребители начинают разбег под действием резко выросшей тяги. Большая продольная перегрузка делает рост скорости стремительным. Потому разбег и начинают синхронно, чтобы задний самолет не догнал передний и не отстал от него: здесь решают метры и доли секунды.

Задрав носы и лизнув длинными языками форсажного огня бетонку, пара отрывается от полосы и стремительно поднимается в ночное небо. Грохот удаляется, в небо уходят две звездочки с огненными хвостами. Внезапно они гаснут. Через пару секунд отдаленный грохот резко смолкает. Форсаж выключен. Истребители продолжают набор высоты на максимальном режиме двигателей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Мгновенное усилие

Форсаж – усиленный режим работы двигателя. Слово происходит от французского forçage – «усиление, принуждение, форсирование». Форсаж дает большое, почти вдвое, увеличение тяги двигателя, уже работающего на максимальном режиме. Много тонн добавочной форсажной тяги, которая позволяет быстро разогнаться при взлете, поддерживать скорость в интенсивных маневрах, развивать сверхзвуковую скорость и догонять цель для атаки.  

В форсажном двигателе между турбиной и реактивным соплом вставлена форсажная камера – большая труба с топливными форсунками спереди. На форсаже в камере сжигаются добавочные килограммы топлива. При их сгорании сильно нагревается газ перед входом в реактивное сопло. Скорость истечения из сопла вырастает вместе с реактивной силой, давая форсажный прирост тяги. При этом количество воздуха, проходящего через двигатель, не изменяется. Не увеличиваются обороты, и так максимальные. Но сильно, в несколько раз, возрастает расход топлива. А потому большинство самолетов способно двигаться в форсажном режиме лишь непродолжительное время. Если этот фактор не учесть, у пилота могут возникнуть большие проблемы.

Все ушло в струю

В нижнетагильском истребительном полку пара самолетов отрабатывала упражнение 108 – перехват крылатой ракеты AGM-28 Hound Dog в стратосфере. Один истребитель изображает цель, другой обнаруживает его в небе и атакует. Оба на сверхзвуке, времени мало; топлива всего три тонны, на форсаже оно горит очень быстро. Летчик нашел цель, зашел в атаку, сблизился, произвел пуск без ракеты. Из атаки вышел правильно, выпустил воздушные тормоза, доложил на командный пункт: «Форсаж убрал». Но на самом деле не убрал, видимо, забыв в горячке атаки. Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров. Начались расчеты «дотянет – не дотянет», запросы текущего остатка топлива. Летчик доложил: «Двигатель встал». РП дал команду катапультироваться. Пилот покинул самолет в десятке километров от полосы. Дежурный вертолет в два часа ночи доставил на базу невредимого летчика. А советские ВВС лишились боевой машины.

Час ночи. Летчик уже спустился из стратосферы, а форсаж все еще горит. Спустя время пилот докладывает: «Загорелась лампа аварийного остатка топлива». Руководитель полетов в ответ: «Продублируйте выключение форсажа». Только теперь летчик убрал форсаж и доложил второй раз о его выключении. Но топливо уже сгорело. Удаление до полосы сто сорок километров.

Мифы о форсаже

Форсаж работает в полном соответствии с законами физики, однако принцип его действия вовсе не очевиден, и зачастую предлагаемые трактовки оказываются ошибочными. Что же там происходит? Поток воздуха в воздухозаборник на форсаже не вырастает. Может быть, дело в том, что добавляется объем новых продуктов сгорания? Посчитаем. При сжигании 1 кг керосина расходуется 2,7 м³ кислорода, возникает 2,6 м³ углекислого газа и водяного пара. Баланс объема отрицательный. Сжигание форсажного керосина слегка сократит объем газов. Расход массы на входе в сопло вырастет за счет керосина лишь на несколько процентов. Двигатель всасывает больше центнера воздуха в секунду. Несколько килограммов форсажного керосина увеличат эту массу незначительно. Почему же так сильно растет скорость форсажной струи?

Ответ напрашивается сам собой: из-за роста давления перед входом в сопло! Сгорание топлива в камере нагревает газ, повышает его давление, из-за чего и возникает форсажный прирост тяги. Однако сколь ни распространено это доступное объяснение, оно в корне неверно. Все движение в авиационном турбореактивном двигателе создает его сердце – газовая турбина. Она вращает компрессор – легкие двигателя, выполняющие огромное, многократное сжатие центнера воздуха в секунду и дающее движение всем другим устройствам. Турбина выполняет колоссальную работу. Для этого ее с большой силой обтекает газ. На каждой ее лопатке он создает силу, слагающую мощность турбины. Течь газ заставляет перепад давлений. Перепад большой, в несколько атмосфер, или в два-три раза. Если разность давлений уменьшить, течение газа сквозь турбину ослабеет. Падение силы на лопатках вызовет потерю мощности. На снижение мощности сразу отзовется компрессор, уменьшит сжатие сотни кубов воздуха в секунду. Воздух сожмется слабее, меньше накачается в двигатель. Давление газа перед турбиной снизится. Так от компрессора отразится и придет к передней стороне турбины волна обвального падения мощности. Ослабеет сжатие в камерах сгорания перед турбиной. После неустойчивого горения они погаснут. Двигатель встанет.

Механика с гидравликой

К такому сценарию приведет снижение перепада давлений. Турбина выходит своим газодинамическим тылом прямо в форсажную камеру. Даже небольшое повышение давления в камере сразу подступит к лопаткам турбины. Перепад ослабнет, мощность турбины снизится.

Чтобы давление за турбиной не нарастало, применяется хитрая механика. Сброс добавочного температурного расширения газа достигается за счет расширения самой узкой проточной части сопла. Эта сужающаяся часть образована литыми подвижными трапециевидными створками. На двигателе Ал-31Ф от Су-27 таких створок 16. Похожие 16 створок образуют и расширяющуюся часть сопла. Створки меняют и критический диаметр сопла, и диаметр выходного среза. Управляют створками 16 гидроцилиндров, рабочим телом в которых служит топливо. При переходе на форсажный режим критическое сечение сопла расширяется и одновременно увеличивается выходное сечение. В расширение «сливается» начинающийся рост давления от форсажного нагрева. 

Чтобы при розжиге форсажа не возникало случайных повышений давления в форсажной камере, сопло расширяется не синхронно с ростом форсажного горения, а заранее. Створки раскрываются с опережением форсажа. Создается ситуация, когда сопло расширилось, а форсаж еще не разгорелся. И тогда происходит классический провал тяги. Ведь в расширившееся сопло «сливается» обычное давление, пока без форсажа. На форсаже давление за пару секунд восстанавливается до прежнего, при раскрытых створках сопла.

В итоге давление в форсажной камере двигателя Ал-31Ф на форсаже не только не вырастает, но даже незначительно падает, на 0,1–0,2 атм. Перепад давления на турбине практически не меняется, и компрессор продолжает сжимать и закачивать в двигатель центнер воздуха в секунду, столь необходимого для горения топлива.

Откуда же возникает форсажный прирост тяги? Сопло – тепловой двигатель, который совершает работу, разгоняя газ с запасом энергии. Потенциальную энергию тепла и упругого сжатия газа сопло трансформирует в кинетическую энергию истекающей струи и силу тяги. В скорость истечения преобразуются и сжатие, и нагрев газа. Прибавка энергии любому из них приводит к увеличению скорости. Если добавить газу теплоты, сохраняя давление, скорость струи вырастет. Вырастет тяга и с ростом давления при неизменной температуре. В едином процессе сопло преобразует добавку любой из двух форм энергии. Поэтому нагрев газа перед соплом приводит к росту скорости струи и тяги. Так и возникает форсаж. Можно сказать, что форсажная камера – это большая керосиновая духовка. Она усиливает жар, раскаляя поток перед соплом до тысячи семисот градусов. В этом весь ее смысл. Сопло, как шляпа волшебника, прямым действием превращает жар в добавочную силу.

Остается взглянуть на форсажную струю. Цвет ее зависит от полноты сгорания. Голубой, белый, розоватый, желтый… Пыль в воздухе может менять оттенки огня. Сверхзвуковая струя, покидая сопло, тормозится до дозвуковой скорости. В струе возникает ряд сверхзвуковых скачков уплотнения. Они стоят друг за другом светлыми пятнами, делая струю визуально полосатой. С удалением от сопла пятен больше: струя тормозится, скачки сближаются, пока не исчезают. Как позже и сама струя, с грохотом уносящая самолет и затихающая в небе.

Форсаж | это… Что такое Форсаж?

У этого термина существуют и другие значения, см. Форсаж (значения).

F/A-18A

F/A-18

Форс́аж — режим работы некоторых поршневых и реактивных двигателей, применяемый для временного увеличения тяги в случае необходимости (взлёт, разгон до сверхзвуковой скорости, манёвр воздушного боя). Применяется в основном на боевых самолётах, единственными гражданскими самолётами, на которых применялся форсаж, были пассажирские Ту-144 и Конкорд.

Форсажный режим работы воздушно-реактивного двигателя реализуется с помощью дополнительной (форсажной) камеры сгорания (далее ФКС), устанавливаемой за основной камерой сгорания и турбиной. При включении форсажа производится сжигание в ФКС дополнительного горючего, при этом происходит интенсивный подогрев рабочего тела, что, в свою очередь, приводит к увеличению его скорости истечения из сопла и росту тяги двигателя.

Температура газов за основной камерой сгорания лимитируется, в основном, жаростойкостью и жаропрочностью лопаток турбины. Установка за турбиной дополнительной камеры сгорания позволяет обойти это ограничение. Основным недостатком такого решения является резкое падение экономичности двигательной установки.

В силу означенных выше причин, переход на форсажный режим работы двигателя производится лишь в случае необходимости энергичного разгона летательного аппарата и/или его полета на высокой скорости (взлёт, набор высоты с целью занятия выгодной позиции для атаки, экстренный выход из боя, преодоление зоны действия ПВО противника и т. д.). Интересно, что на некоторых ЛА после отрыва от ВПП форсажный режим части двигателей выключается, для экономии топлива (хотя это и вызывает некоторые проблемы с устойчивостью — разворачивающий момент)

При работе двигателя на форсаже за реактивным соплом возникает видимая струя раскалённых газов, имеющая характерную полосатую окраску. При неполном сгорании керосина (из-за недостатка кислорода) струя будет иметь красный цвет с жёлтыми вертикальными кольцами. Если горение хорошо оптимизировано, то цвет пламени будет синий. Давление на срезе сопла значительно превышает давление окружающей среды, и по мере удаления от сопла давление уменьшается, а скорость истекающих газов возрастает. При этом поперечное сечение струи увеличивается и давление в наибольшем сечении становится менее атмосферного. После этого струя снова начинает сужаться, с увеличением давления. Такая цикличность приводит к тому, что сверхзвуковая струя выходящих газов периодически (циклично) становится дозвуковой, с возникновением скачков уплотнения — это как раз и есть видимые светлые кольца пламени. Из-за несовершенства топливной аппаратуры некоторых двигателей иногда наблюдается интересный эффект — на одном и том же самолёте у одного двигателя на форсаже выхлоп синий, у второго — красный или жёлтый.

Первым серийным самолётом, двигатель которого планово работал на форсаже в течение всего полёта, был SR-71 Blackbird (и на его предшественнике Lockheed A-12).

Что такое Afterburner — Как это работает?

Вы когда-нибудь видели пламя, которое иногда появляется в задней части самолета? Это форсажная камера, и она используется, когда реактивному самолету нужна дополнительная тяга.

Но что такое форсаж, как он используется и как будут выглядеть форсажи в будущем? Пристегните ремни безопасности; мы собираемся погрузиться в мир форсажных камер реактивных двигателей.

Что такое форсаж?

Форсажная камера (также известная как «разогрев» нашими британскими друзьями) — это устройство, добавляемое к некоторым реактивным двигателям и используемое в основном на сверхзвуковых военных самолетах. Форсажная камера предназначена для резкого увеличения тяги, как правило, для сверхзвукового полета, взлета и боевых ситуаций.

Для достижения дожигания в струйную трубу впрыскивается дополнительное количество топлива после (т. е. сзади) турбины. Форсаж дает более значительную тягу без необходимости традиционного увеличения общей выходной мощности двигателя (например, за счет увеличения двигателя). Недостатки, такие как высокий расход топлива и неэффективность, обычно рассматриваются как приемлемый компромисс для коротких периодов его использования.

Реактивные двигатели обозначаются как влажные при форсаже и сухие при отсутствии форсажа. Термин «максимальная мощность» означает, что двигатель развивает максимальную тягу на холостом ходу (с форсажной камерой), а «военная мощность» означает, что двигатель развивает максимальную тягу на холостом ходу (без форсажной камеры).

Как работает форсаж?

Чтобы понять, как работает форсажная камера, нам нужно иметь общее представление о том, как реактивные двигатели создают тягу.

Реактивный двигатель создает тягу на основе третьего закона движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное или противоположное противодействие. Другими словами, чем большую мощность может создать реактивный двигатель, тем больше у него будет тяги. Реактивный двигатель создает эту силу за счет ускорения воздуха, проходящего через него.

Есть два способа, которыми реактивный двигатель может увеличить тягу:

• Разгон воздуха до более высокой скорости
• Разгон большей массы воздуха от двигателя

Турбовентиляторный двигатель разработан по второму принципу и выбрасывает медленнее, но больше воздуха. Турбовентиляторные двигатели рассчитаны на топливную экономичность и высокую тягу в течение длительных периодов времени, но компромисс заключается в том, что они должны быть большими по сравнению с величиной максимальной тяги, которую они могут производить.

Здесь на помощь приходит форсаж. Форсажные камеры создают большую тягу за счет ускорения воздушной массы, проходящей через двигатель, без необходимости увеличения размера двигателя.

Такое быстрое ускорение воздуха достигается за счет впрыска топлива в удлиненную секцию выхлопного сопла. Это топливо воспламеняется воспламенителями, расположенными в секции сопла, в результате чего воздух быстро разгоняется. Обычный реактивный двигатель обычно использует только половину кислорода, который он потребляет, поэтому потенциальная мощность гораздо больше. Камера дожигания воспламеняет большую часть этого неиспользованного кислорода после смешивания его с топливом.

Эта секция сопла обычно расширяется механически, чтобы приспособиться к значительному увеличению скорости и объема. Это предотвращает потенциальную остановку компрессора, вызванную изменением направления потока воздуха и повторным воспламенением.

Ограничения форсажных камер

Форсажные камеры — отличный способ увеличить тягу реактивного двигателя, но у них есть несколько ограничений.

Наиболее существенным недостатком форсажных камер является большой расход топлива. Форсажные камеры потребляют много топлива, что может быть проблемой для военных самолетов, которым необходимо оставаться в воздухе в течение длительного времени.

Еще одним недостатком форсажных камер является то, что они не очень эффективны. Поскольку форсажные камеры впрыскивают топливо в выхлопное сопло, большая часть энергии сжигания топлива тратится впустую. Это значительно снижает его общую эффективность.

Степень увеличения тяги различается. Форсажные камеры двигателей Olympus, которые приводили в движение сверхзвуковой реактивный самолет Concorde, увеличили тягу всего на 17 процентов. Прирост тяги современных военных самолетов часто составляет примерно от 40 до 70 процентов (при значительном увеличении расхода топлива).

Наконец, использование форсажной камеры также может привести к остановке двигателя. Когда воздушный поток меняет направление, это может привести к остановке лопастей компрессора двигателя. Обычно это предотвращается путем расширения секции выхлопного сопла по мере увеличения тяги, но это увеличивает вес и сложность двигателя.

Из-за большого расхода топлива форсажные камеры используются только тогда, когда требуется большая тяга в течение короткого периода времени. Форсажные камеры обычно используются, когда самолет взлетает с короткой взлетно-посадочной полосы, стартует с авианосца или во время воздушного боя. Двигатель Pratt & Whitney J58 является заметным исключением; он использовался в SR-71 Blackbird и позволял длительное время использовать его форсажную камеру. Это сделало дозаправку в воздухе обязательной для каждой разведывательной миссии.

Что такое кольца в форсажной камере?

Дожигатели производят очень большое пламя в задней части самолета. Это выхлопное пламя может отображать ударные алмазы, вызванные ударными волнами. Эти ударные волны возникают из-за небольшой разницы между давлением выхлопных газов и давлением окружающей среды. Диаметр выхлопного пламени колеблется из-за этих дисбалансов, что вызывает видимые полосы там, где давление и температура наиболее интенсивны.

История форсажных камер

11 апреля 1941 года состоялся первый полет реактивного двигателя Caproni Campini C.C.2 – первого самолета с форсажной камерой.

В конце 1944 года ранняя британская версия форсажной камеры (известная как «разогрев») начала летные испытания на Gloster Meteor, первом реактивном истребителе, построенном союзниками, и единственном реактивном истребителе союзников, участвовавшем в боевых действиях во время Второй мировой войны. .

Исследование форсажа в Соединенных Штатах началось вскоре после этого в Кливленде, штат Огайо, Национальным консультативным комитетом по аэронавтике (NACA было распущено и интегрировано в Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в 1958).

Разработки 1950-х годов привели к созданию нескольких крупных двигателей с форсажной камерой, таких как Orenda Iroquois и британский de Havilland Gyron. Варианты Rolls-Royce Avon RB.146 приводили в действие English Electric Lightning, первый сверхзвуковой самолет, используемый Королевскими ВВС. Форсажные камеры на Rolls-Royce Olympus Bristol-Siddeley были совместными усилиями Bristol Siddeley и Solar of San Diego. Однако система дожигания для Concorde была разработана исключительно компанией Snecma.

Форсажные камеры обычно не используются в гражданских самолетах, за некоторыми исключениями, такими как некоторые исследовательские самолеты НАСА, Туполев Ту-144 и Конкорд.

Конкорд летал на большие расстояния на сверхзвуковой скорости. Использование форсажной камеры не позволяет экономить топливо, что делает невозможным полет на высоких скоростях в течение длительного периода времени. Однако использование форсажной камеры при взлете и наборе высоты позволяет самолету быстро разгоняться и сокращает время нахождения в низкоскоростном околозвуковом режиме полета с большим лобовым сопротивлением. Полеты на сверхзвуке без форсажа известны как «суперкруиз».

Будущее форсажных камер

Даже когда форсажная камера не включена, радарные волны, попадающие в открытую выхлопную трубу, будут отражать сигналы радара, потенциально раскрывая позицию самолета противнику. Не говоря уже о том, что инфракрасное излучение от активированной форсажной камеры и ее сопла скрыть практически невозможно. Таким образом, многие ранние самолеты-невидимки отказались от конструкции форсажной камеры в пользу более незаметной выхлопной системы.

Турбовентилятор, который смешивает холодный воздух с выхлопными газами турбины, помогает уменьшить сигнатуру, но недостаточно для использования во время скрытных операций.

Будущие конструкции самолетов с форсажными соплами, охлаждаемыми перепускным воздухом, могут маскировать инфракрасное излучение от выхлопных газов. Инженеры также исследуют строительные материалы, которые могли бы поглощать тепло, подобно тому, как работает тепловая плитка космического челнока, а также другие конструкции двигателей, которые сделают форсажные камеры более незаметными.

Однако полностью скрыть струю горячего воздуха, исходящего из задней части истребителя, невозможно. В настоящее время единственный жизнеспособный способ сохранить малозаметность — уменьшить зависимость самолета от форсажных камер. Например, F-22A может развивать крейсерскую скорость примерно 1,5 Маха (в полтора раза больше скорости звука) без включения форсажной камеры.

Авиационные инженеры предсказывают, что форсажные камеры будут использоваться и в 21 веке. Мало того, что они обычно используются для взлета с авианосца, дополнительная скорость также полезна в боевых ситуациях. До тех пор, пока военным пилотам может понадобиться дополнительная мощность, форсажные камеры кажутся лучшим решением.

Заключение

Форсажные камеры характерны для многих реактивных самолетов. Они обеспечивают дополнительную скорость и мощность, которые в основном используются в военных условиях. Несмотря на то, что они не так экономичны, как другие виды двигателей, форсажные двигатели остаются популярным выбором для авиаконструкторов.

Авиационные инженеры предсказывают, что форсажные камеры будут использоваться и в 21 веке. Однако с последними достижениями в области технологии невидимости форсажные камеры могут в конечном итоге быть заменены более эффективными альтернативами. Тем не менее, до тех пор форсажные камеры остаются жизненно важным инструментом для реактивных самолетов.

Как все устроено: Форсажеры | Журнал Air & Space

Когда реактивному самолету требуется дополнительный толчок, чтобы взлететь с авианосца, разогнаться до 1 Маха или уклониться от вражеского оружия, он использует форсажную камеру.

Генератор форсажной камеры, создающий мощный импульс тяги и эффектное пламя, представляет собой простую конструкцию, созданную еще во время Второй мировой войны, когда инженеры в Германии, США и других странах пытались увеличить тягу маломощных реактивных двигателей, не прибавляя при этом значительных усилий. масса.

Американцы испытали свой первый форсажный двигатель в 1943, а шесть десятилетий спустя форсажные камеры по-прежнему используются в американских боевых самолетах последнего поколения, которые могут развивать сверхзвуковую крейсерскую скорость без них, но продолжают полагаться на них для критических маневров.

Типичный реактивный двигатель использует примерно половину потребляемого им кислорода, оставляя большое количество потенциальной энергии. Форсажная камера, которая представляет собой длинное удлинение в задней части двигателя, объединяет большую часть оставшегося кислорода с реактивным топливом, впрыскиваемым в высокоскоростной поток выхлопных газов из турбины двигателя, и воспламеняет смесь. Полученная паяльная лампа выстреливает через сопло в задней части двигателя, обеспечивая мощный толчок дополнительной тяги.

Величина надбавки варьируется. Форсажные камеры двигателей Olympus, которые приводили в движение сверхзвуковой реактивный самолет Concorde, увеличивали тягу этого двигателя всего на 17 процентов.

Для двигателей современных истребителей увеличение составляет примерно от 40 до 70 процентов. Одной из отличительных черт двигателя с форсажной камерой является неэффективность: при его использовании потребляется в три раза больше топлива, поэтому пилоты обычно ограничивают его использование несколькими минутами за задание.

Хотя конструкция форсажной камеры проста, она работает с чрезвычайно чувствительными допусками. Поддержание стабильного пламени является первой задачей, поскольку воспламенение должно происходить в потоке воздуха от турбины двигателя к форсажной камере со скоростью несколько сотен футов в секунду.

«Это похоже на зажигание бутановой зажигалки, когда вы высовываете ее из окна автомобиля и держите за боковым зеркалом», — говорит Дерк Филиппона, инженер, сотрудничающий с компанией Pratt & Whitney, которая производит несколько автомобилей с форсажной камерой. двигателей, в том числе для F-22A Raptor ВВС США.

Топливо поступает через серию небольших трубок — обычно около 10 — которые образуют кольцо вокруг двигателя.

Топливо выбрасывается из сотен крошечных отверстий в трубках в поток воздуха, где оно воспламеняется, как правило, с помощью электрического искрового устройства.

«Вы должны убедиться, что когда вы распыляете топливо в высокоскоростной воздушный поток, оно не просто выдувает выхлопную трубу», — говорит Луи Повинелли, главный научный сотрудник по турбомашинам и двигательным установкам в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде. Огайо. Он говорит, что процесс воспламенения «по-прежнему является чем-то вроде черной магии».

Дожигатель устроен так, что пламя течет вдоль его оси, от его стенок. Тщательное размещение топливных трубок и источника воспламенения на переднем конце реактивной трубы (труба длиной от четырех до семи футов в задней части двигателя), где из двигателя вытекают горячие, но не горящие выхлопные газы, создает стабильную зону в воздушном потоке, где воздух и топливо могут смешиваться.

Стабильный поток гарантирует, что пламя быстро загорится и горит в постоянном месте. Если пламя перемещается, оно может создавать колебания, которые в конечном итоге могут прожечь струйную трубу или повредить конец выхлопного сопла.

Конструкторы часто также добавляют запальники ниже по потоку от места воспламенения, чтобы гарантировать, что пламя горит равномерно и потребляет все топливо, поступающее в камеру дожигания.
Еще одна проблема заключается в том, чтобы охлаждать металлический реактивный патрубок при высоких температурах форсажной камеры, которые могут достигать 3000 градусов по Фаренгейту.

«Люди продолжают расширять границы между температурой газа и температурой плавления» компонентов двигателя, — говорит Повинелли. «Материалы ничем не отличаются от других частей двигателя, а стенки не особенно толстые».
Холодное топливо, протекающее по трубкам в верхней части камеры дожигания, поглощает часть тепла, объясняет Повинелли.

Более поздние турбовентиляторные двигатели добавляют поток холодного воздуха через кольцо вокруг бочкообразного двигателя, минуя его камеру сгорания. На больших высотах температура значительно ниже нуля, и приток холодного воздуха в трубу форсажной камеры помогает защитить ее от пламени 9Выхлоп 0093.

Поскольку выхлопные газы выходят сзади, сопло двигателя открывается шире, чтобы вместить дополнительный объем горячего газа, предотвращая любое повышение давления внутри двигателя.

Инженеры отмечают, что одна проблема с этим расположением заключается в том, что вещи, которые, как правило, хороши для горения, плохи для скрытности, и наоборот.

С форсажной камерой открытая выхлопная труба принимает вражеские радиолокационные волны, которые входят в отверстие и отражают сильный сигнал, даже когда форсажная камера не горит.
Также почти невозможно скрыть инфракрасное излучение от включенной форсажной камеры и ее сопла — конструкций, которых нет у самолетов-невидимок, таких как B-2 и F-117.
Использование турбовентилятора, который смешивает холодный воздух с выхлопными газами турбины, помогает немного уменьшить сигнатуру.

Будущие конструкции с форсажными соплами, встроенными в фюзеляж и охлаждаемыми перепускным воздухом, могут маскировать инфракрасное излучение реактивной трубы. Инженеры также оценивают строительные материалы, которые поглощают тепло, подобные тепловым плиткам космических шаттлов, и другие конструкции двигателей, которые могли бы создать более незаметные форсажные камеры.

Но полностью скрыть шлейф раскаленного воздуха, вырывающийся из задней части боевого самолета, невозможно. Единственный способ сохранить малозаметность — уменьшить зависимость от форсажных камер. F-22A, например, может летать со скоростью, примерно в 1,5 раза превышающей скорость звука, без включения форсажной камеры.

Тем не менее, авиационные инженеры говорят, что форсажные камеры будут использоваться и в 21 веке. Хотя взлет с авианосца является наиболее распространенным из текущих применений форсажной камеры, дополнительная скорость всегда полезна в бою. До тех пор, пока военным пилотам могут понадобиться дополнительные импульсы мощности, форсажные камеры, скорее всего, останутся решением проблемы.