Nu este vorba de militar vs civil, ci de subsonic vs supersonic-capabil

Rețineți că aeronavele militare subsonice folosesc aceleași motoare ca și cele civile, chiar dacă numele lor ar putea fi diferite.

• KC-135 a folosit inițial J-57, care a fost numit JT-3C atunci când a fost folosit în Boeing 707-120. Acum zboară cu CFM-56, care este folosit la Boeing 737 și A320.
• C-5 Galaxy folosește GE TF39, care a devenit CF6 atunci când a fost montat pe un Boeing 747-100 sau pe un DC-10.
• Fairchild A-10 folosește GE TF34, care se numește CF34 atunci când este montat pe aeronave civile precum Bombardier Challenger.

Nu, diferențele apar doar atunci când aeronava este proiectată să zboare supersonic. Acest lucru necesită o abordare foarte diferită a integrării motorului:

• Motoarele aeronavelor supersonice sunt montate aproape de linia mediană. Dacă este posibil, acestea se află direct în spatele prizelor de aer, astfel încât fluxul de admisie nu trebuie să își schimbe direcția. Excepțiile, cum ar fi SR-71, sunt rare.
• Alimentațiile supersonice sunt mai lungi și au margini ascuțite, spre deosebire de cele scurte și contondente ale aeronavelor subsonice. De asemenea, majoritatea au o geometrie variabilă pentru a se adapta la condițiile foarte diferite de curgere la viteza supersonică.
• Din moment ce sarcina unei prize de aer este de a încetini aerul care intră în motor, prizele de aer supersonice nu pot avea o suprafață de captare mare, altfel rezistența de scurgere a acestora în zborul supersonic ar fi excesivă. Motoarele supersonice trebuie să își creeze forța de împingere cu mult mai puțină masă de aer decât motoarele pur subsonice. Uitați de furtișag, acesta este adevăratul motiv al diametrelor mai mici ale motoarelor cu capacitate supersonică.
• Fiecare duză a unui avion supersonic este, de asemenea, variabilă, spre deosebire de duza fixă a aeronavelor subsonice. Acest lucru ajută din nou la adaptarea acesteia la condițiile de curgere, dar în acest caz diferența majoră este între reîncălzirea pornită și cea oprită. Motoarele cu postcombustie sunt capabile de viteze de ieșire mult mai mari pentru a compensa diametrul lor mai mic. Ele accelerează mai puțin aer la o viteză mai mare pentru a crea o împingere comparabilă.
• Ultimul punct l-a menționat, dar merită un glonț al său: Motoarele supersonice folosesc postcombustii pentru a avea suficientă împingere pentru a merge supersonic deloc. Gazele de eșapament fierbinți au un volum mult mai mare decât fluxul de admisie rece, care trebuie acomodat prin lărgirea duzei.

Rețineți că și Concorde-ul civil a folosit o admisie și o duză variabile și postcombustii. Acesta a avut un motor care a fost folosit anterior pe BAC TSR-2, un avion militar supersonic.

Distincția reală nu este între civil și militar, ci între pur subsonic și supersonic-capabil. Inițial, ambele au fost realizate cu aceleași motoare. J-57 menționat mai sus a fost folosit și la avionul militar supersonic F-100. Abia în anii 1960 aceste linii s-au despărțit, iar avioanele subsonice au crescut cu trepte de compresor de joasă presiune din ce în ce mai mari. Aceștia au fost din nou acționați de miezurile de înaltă presiune care au fost folosite la avioanele supersonice.

Background

Puterea este debitul masic de aer înmulțit cu diferența de viteză dintre viteza de zbor și viteza duzei motorului. Pentru a crește împingerea, motoarele subsonice încearcă să maximizeze debitul masic (prin creșterea raportului de bypass), în timp ce motoarele supersonice se bazează mai mult pe creșterea vitezei ajutajului (prin utilizarea postcombustiilor). Deoarece împingerea netă este posibilă numai atunci când vitezele de ieșire sunt mai mari decât viteza de zbor, viteza de ieșire a motorului trebuie să crească odată cu viteza de zbor proiectată.

Motoarele de bază nu diferă prea mult – la urma urmei, admisia se va asigura că aerul ajunge în motor la o viteză de Mach 0,4 – 0,5, indiferent de viteza de zbor. Miezul motorului General Electric F110 (instalat pe avioanele de vânătoare F-15 și F-16, printre altele) a devenit miezul turbosuflantei CFM-56, care este utilizată la Boeing 737 sau Airbus A320. Principala diferență constă în raportul lor de bypass. Cu cât viteza de proiectare este mai mică, cu atât mai mare poate deveni raportul de bypass. La o viteză foarte mică, ventilatorul fără angrenaje, cu înveliș, este înlocuit cu o elice cu angrenaje, cu rotire liberă, cu alte cuvinte, avionul cu reacție se transformă într-o turbopropulsie. Cu toate acestea, admisia și ajutajul sunt într-adevăr foarte diferite.

Raportul de bypass optim se schimbă continuu, dar, deoarece coeficientul de rezistență la înaintare scade după trecerea de Mach 1, avioanele sunt proiectate fie pentru un număr maxim de Mach de 0,9 sau mai puțin, fie pentru 1,6 și peste. Rapoartele de bypass corespunzătoare sunt astăzi de până la 12 pentru motoarele subsonice și mai mici de 1 pentru motoarele supersonice. Acest lucru produce o limită ascuțită la viteza sunetului, iar multe motoare militare proiectate pentru zborul supersonic și-au pierdut postcombustiile și au fost dotate cu un ventilator mare pentru a deveni motoare pentru avioanele de transport subsonice.

Diferențele dintre motoarele subsonice și cele supersonice devin tot mai mari cu cât te îndepărtezi mai mult de miezul lor. Compresorul de înaltă presiune, camera de ardere și turbina de înaltă presiune arată și funcționează la fel, dar compresorul de joasă presiune al motoarelor subsonice înghite mult mai mult aer și are un diametru mult mai mare. La rândul lor, motoarele supersonice au în cea mai mare parte o postcombustie. Cu toate acestea, cea mai mare diferență o reprezintă admisia (admisia pitot mare cu buze contondente pentru aeronavele subsonice față de admisia cu vârfuri sau rampe reglabile pentru zborul supersonic) și ajutajul (fix pentru zborul subsonic față de un ajutaj convergent-divergent complex și reglabil pentru zborul supersonic). Acest lucru se datorează vitezelor foarte diferite ale aerului și vitezelor de ieșire mult mai mari necesare pentru zborul supersonic.

Vezi secțiunea de admisie a avionului XB-70 din imaginea de mai sus (sursă). Zona de captare este destul de mică, iar apoi tubul de admisie se lărgește pentru a permite încetinirea fluxului de aer. Pereții laterali înclinați ai secțiunii de admisie cauzează o mare rezistență la Mach 3. Gândiți-vă acum că cele șase GE YJ-93 sunt înlocuite de motoare cu un diametru și mai mare. Creșterea rezistenței la valuri datorată admiterii și mai contondente ar anula toate avantajele unui raport de bypass mai mare.

Ceea ce este mai puțin evident este faptul că această secțiune de admisie creează, de asemenea, poate jumătate din împingerea totală a sistemului de propulsie. Dar acest răspuns este deja prea lung, așa că îl păstrez pentru un alt răspuns.

.