一部の戦闘機には、排気ガスに燃料を混合するアフターバーナーがあります。これにより、超音速飛行に役立つ追加の推力が得られます。
ある国の空軍は、うまく機能している組織であるだけでなく、うまくマーケティングされています。まず第一に、非常に強力な航空機が登場する、身の毛もよだつようなシーケンスの映画に事欠きません。次に、政府機関が後援する航空ショーや博覧会があります。このようなイベントは、人々を教育し、軍隊への信頼を高めることを目的としています。私が際限なく興味をそそられたビジュアルの 1 つは、一部の戦闘機の火を噴く尾翼です。一部の戦闘機の尾翼がオレンジ色に光るのはなぜですか?
アフターバーナーにより、航空機の排気口から長く燃える尾が発生します (写真提供:Maciej Kopaniecki/Shutterstock)
一部の戦闘機の尾部が火を噴くのはなぜですか?
一部の戦闘機の尾部に見られるオレンジ色の輝きは、アフターバーナーによるものです。アフターバーナーは、航空機のジェット エンジンの排気で余分な燃料を燃焼させる装置です。これにより、航空機が超音速に到達するために必要な追加の推力が生成されます。
アフターバーナーが必要な理由
飛行機はジェットエンジンの推力で推進します。航空機が急速に高度を変更したり、超音速を達成したりするには、この推進力だけでは不十分な場合があります。理論的には、通常よりも大きなエンジンがこの問題を克服できます。実際には、エンジンが大きいほど重量が増し、ファンの面積が大きくなるため合理化が難しくなり、燃料消費量が増えます。
解決策は?
既存のエンジンからの追加の推力。
これを行うために、エンジンには、エンジンのプロファイルを大幅に増やすことなく、この追加の推力を提供するアフターバーナーが装備されています。
アフターバーナーは、戦闘機のエンジンの延長部分です。 (写真提供:Ryan Fletcher/Shutterstock
アフターバーナーの働きに飛び込む前に、ジェット エンジンの働きとアフターバーナーの取り付け方法を理解しておくと役に立ちます。
航空機エンジンの働き
航空機は主にジェットエンジンに頼って推力を発生させます。航空機のエンジンは 4 つのステージで構成されています。まず、ファンがエンジンに空気を取り込みます。空気は加速され、2 つの部分に分割されます。この加速された空気の一部は、ダクトを通ってエンジンのコアをバイパスします。エンジンを冷却し、動作中の騒音を低減する役割を果たします。
空気の残りの部分はエンジンのコアに入り、そこでコンプレッサーがこの空気を 40 倍も圧縮して、非常にエネルギー密度の高いものにします。次に、燃焼室に押し込まれ、そこで燃料と混合されて点火されます (ソース)。
ジェット エンジンの 4 段階の推力生成 (写真提供:shaineast/Shutterstock)
点火の結果、エンジンのコンポーネントを押す非常に高温で高エネルギーの気流が発生します。それは燃焼室から押し出され、途中でタービンを動かします。このタービンはファンとコンプレッサーに接続されており、タービンの動きがエンジンの活動を支えています。排気がタービンから出てくると、バイパスされた気流と混ざり、排気ノズルに入ります。
機体を前進させる推力を発生させます。エンジンは、ターボジェット、ターボプロップ、ターボファン、ターボシャフト エンジンなど、さまざまな構成で利用できます。超音速飛行用に設計された航空機には、圧縮機、ファン、タービンなどの可動部品がまったくないラムジェットおよびスクラムジェット エンジンが装備されています。
アフターバーナーは、エンジンの排気ノズルの後に取り付けられ、専用の燃焼室と可変開口ノズルで構成されています。 (写真提供:3D-馬/Shutterstock)
アフターバーナーはその名の通り、航空機エンジンの排気ノズルの先端に取り付けられています。これは拡張セクションで、スプレー ノズルとバイパス カウルが取り付けられており、そこに入る排気流をさらに分岐させます。排気流の一部は燃焼室で燃焼されますが、残りの流れは、アフターバーナーを出るときに冷却するためにチャネル化されます。
アフターバーナーはどのように機能しますか?
ジェットエンジンは通常、リーンで作動するようにプログラムされています。つまり、可燃性空気燃料混合物に必要以上の空気が存在します。これは、エンジンのノズルから排出される排気ガス中の未使用の酸素がより多く利用できることを意味します。この高温の排気ガスはアフターバーナーに入り、そこでその一部に燃料が噴霧されて点火されます。
アフターバーナーの働き
これはアフターバーニングまたは再加熱として知られています。その結果、アフターバーナーから排出される排気ガスの温度と量が急激に増加します。エンジンの排気の残りの部分は、アフターバーナーの壁に沿ってカウルを通って送られます。エンジンと同様に、この気流はアフターバーナーの排気と混合され、静かで涼しく保たれます。非常に熱くなる可能性がある一部のエンジンでは、エンジンの排気ではなく、新鮮な空気がコンプレッサーから直接バイパスされます。
アフターバーナーの可変開口ノズル (スチール仕上げ) (写真提供:Marinodenisenko/Shutterstock)
アフターバーナーには、排気ガスの追加量に対応するために、広げたり狭めたりできる可変開口ノズルが取り付けられています。これにより、ガスが上流のメイン エンジンに強制的に戻され、通常の機能が妨げられるのを防ぐことができます。
アフターバーナーの制限
アフターバーナーは、当初考えられていたよりもはるかに高い速度を達成する素晴らしい方法ですが、いくつかの設計上の制限があります.
まず第一に、アフターバーナーの燃焼室内の温度は 1700°C に達することがあります。これにより、その構造に使用できる材料の種類が大幅に制限され、寿命も短くなります。
アフターバーナーからの炎の長い尾部は、避けられない熱的特徴を生み出し、航空機を簡単に検出できるようにします (写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
アフターバーナーのもう 1 つの望ましくない特性は、可変ノズルから放出される高温の排気ガスのトーチのような炎です。強い熱特性により航空機のステルス性が低下し、敵に対して脆弱になります。
アフターバーナーは、燃料消費量が増えることでも有名です。このため、パイロットはアフターバーナーの使用を、超音速範囲に入る、戦闘で有利になる、急速に上昇するなどの特定の状況に限定しています。
アフターバーナーの使用
すべての制限があるため、アフターバーナーへの依存はほとんど信用できません。空母からの飛行作戦では、パイロットはできる限りの推力を引き出して、可能な限り短い滑走路で空中に浮かびます。
アフターバーナーは、このような海上作戦において重要な役割を果たします。速度が重要なシナリオでは、必要に応じて追加の推力を利用できると非常に役立ちます。通常、戦闘状況で見られるアフターバーナーは、パイロットが敵の航空機を回避したり、超音速飛行を達成したりするのに役立ちます。大衆文化では、トップガンでアフターバーナーが正確に描かれています。 映画シリーズ。
伝説のコンコルドは、アフターバーナーを装備した数少ない民間航空機の 1 つです (写真提供者 :John Selway/Shutterstock)
商業的には、アフターバーナーはほんの一握りの航空機でしか見られず、その中で最も有名なのは超音速のコンコルドです。飛行機は限られた量の燃料を運ぶため、アフターバーナーは防音壁を越えるためだけに使用されます。この時点の後、航空機はアフターバーナーを使用せずに高速で飛行を維持できる「スーパークルーズ」に落ち着きます。
別れのメモ – 現代の飛行におけるアフターバーナーの役割
最初のアフターバーナー ジェット エンジンは、1940 年代初頭にアメリカ人によってテストされました。現代のエンジンはそれなしで超音速飛行を達成することができますが、アフターバーナーは過酷な時代の重要な装備として立ち往生しています.
電子推進などの競合する技術はまだ初期段階にあるため、アフターバーナーが段階的に廃止されるまでにはまだしばらく時間がかかる可能性があります!
