что такое взлет на форсаже
От F-16 до Су-57: чем отличаются истребители на форсаже и без него
Рекордсмен по поломкам
Он должен заменить старичка F-16. Правда, для этой же задачи в США уже создали F-35 Lightning II. В Пентагоне его назвали самым передовым многоцелевым истребителем в мире, но в итоге многомиллиардный проект оказался провальным. По словам военного обозревателя Дмитрия Литовкина, F-35 стал рекордсменом по части отказов и поломок.
Согласно официальным отчетам, у F-35 выявили почти 900 серьезных недостатков, восемь из них критические и опасные для жизни летчика. Большую часть дефектов устранить не получится, ведь эти недочеты были заложены еще на уровне конструирования.
По словам Дмитрия, срочную разработку нового американского истребителя можно объяснить тем, что Пентагон опасается конкуренции с российским Су-57. Наш самолет может использовать ракеты на любой высоте и скорости, в том числе на сверхзвуке.
У F-35 как раз на сверхзвуковых скоростях из-за конструктивных ошибок может развалиться хвост. В реальном бою эти истребители вряд ли встретятся, но вот на мировом рынке вооружений эксперты предсказывают ожесточенное сражение за крупные контракты. Рособоронэкспорт готовит специальную версию Су-57Э для продажи за рубеж.
Что такое форсаж?
К 2025 году российские военные конструкторы планируют начать производство модернизированных Су-57. Они получат новую силовую установку, которую называют «изделием 30», или двигателем второго этапа.
И это один из самых засекреченных проектов российской оборонки. Двигатель позволит истребителю развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа.
Что такое форсаж? Так называется особый форсированный режим работы реактивных двигателей, во время которого тяга резко увеличивается и, соответственно, возрастает скорость.
На форсаже пилоты могут быстро набрать высоту во время взлета, выполнить резкий маневр во время воздушного боя, а также разогнаться до сверхзвука. Летчики-асы постоянно используют форсаж во время выполнения фигуры высшего пилотажа.
Почему у разных истребителей отличается цвет форсажного пламени?
Использование форсажа выглядит очень эффектно. Самолет выезжает на взлетно-посадочную полосу, останавливается, гул двигателей нарастает, в какой-то момент из сопел вырывается синее пламя. Это особенности работы в режиме форсажа двигателей российского производства.
Все топливо сгорает до выхода из сопел. Самолеты, построенные в США и Европе, взлетают на форсаже с оранжевым пламенем. В топливе остаются частицы углерода, поэтому и возникает такой эффект.
Для чего нужна форсажная камера?
Резко увеличить тягу двигателя самолета можно благодаря форсажной камере. Эта большая труба с топливными форсунками. Там сгорает дополнительный объем керосина. При этом сильно нагревается газ, проходящий через сопло реактивного двигателя. Скорость его циркуляции увеличивается, что и дает прирост тяги.
F-22 Raptor
Аналитики Пентагона не могли поверить, что российский истребитель Су-57 может лететь на сверхзвуке без форсажа. Первым самолетом, способным это сделать, стал F-22 Raptor. Его крейсерская скорость примерно 2200 километров в час. Raptor приняли на вооружение 6 лет назад.
Это очень сложный и дорогой в обслуживании самолет. Содержание одного истребителя в течение сорока лет, а это заявленный срок эксплуатации, обойдется американскому бюджету в 550 миллионов долларов.
МиГ-25
Одним из самых быстрых в мире истребителей до сих пор остается советский МиГ-25. На этом самолете установили 29 мировых рекордов. На форсаже он разгоняется до 3400 километров в час. Когда американские военные получили данные об этой машине, в конгрессе состоялось специальное заседание, где обсуждали, что делать с новой советской угрозой.
Но американцам повезло. Сверхсекретную машину угнал летчик-перебежчик Виктор Беленко. 6 сентября 1976 года он улетел на угнанном истребителе в Японию.
Позже на базе МиГ-25 советские конструкторы создали истребитель четвертого поколения МиГ-31, который во многом превзошел предшественника. Его разрабатывали для перехвата и уничтожения различных воздушных целей в любых условиях и на любой высоте, в первую очередь бомбардировщиков и крылатых ракет.
МиГ-31 может разгоняться до 3000 километров в час. За 40 лет он пережил восемь модификаций. На последнюю версию истребителя установили гиперзвуковую ракету «Кинжал», которую называют убийцей авианосцев.
О невероятных событиях истории и современности, об удивительных изобретениях и явлениях вы можете узнать в программе «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным!
Форсаж
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).
Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ).
Привет, друзья!
Старт F-18A с палубы авианосца. Форсаж включен.
Вспомним значение этого слова с точки зрения русского языка. К нам оно попало из французского ( forsage – принуждать) и означает усиленный режим работы какого-либо механизма или устройства с целью получения от него наибольшей мощности. Обычно этот режим подразумевает кратковременность работы, так как нагрузки при этом сильно увеличены и механизм быстро изнашивается.
Такое определение вполне подходит и для авиационных двигателей. Однако здесь, на мой взгляд, существует некоторое различие в понятиях. Например, для поршневых двигателей форсаж означает увеличение мощности за счет увеличения оборотов, наддува, дополнительного впрыска топлива либо специальных компонентов (метанол, вода). Для простого турбореактивного двигателя – это чаще всего дополнительная подача топлива в камеру сгорания. При этом растет температура и далее, как следствие, скорость истечения газов из сопла и увеличение мощности ТРД.
Во всех этих случаях такие режимы работы обычно бывают высоконагруженными и применяются в особых обстоятельствах и кратковременно. На многих самолетах они так и называются (назывались :-)) – чрезвычайный режим (ЧР). Условия и время работы на этом режиме всегда строго определены.
Однако есть класс авиационных двигателей, конструкция которых (как впрочем и теория :-)) предопределяет возможность работы на специальном форсажном режиме. Это турбореактивные двигатели с форсажем (или форсажом :-)), или ТРДФ.
Для чего вообще нужен форсаж современному самолету? Думаю, понятно, что для резкого и ощутимого увеличения тяги двигателя и, соответственно, быстрого роста скорости летательного аппарата. Бывает так, что обычный ТРД даже на максимальном режиме работы не может выполнить такую задачу. В этом случае как раз и используется форсаж.
Фронтовой бомбардировщик СУ-24М с ТРДФ АЛ-21Ф3 (2 шт.).
СУ-17М4 с двигателем АЛ-21Ф3
Схема форсажной камеры ТРД.
Форсажные камеры и сопла двигателей АЛ-21Ф3 на самолете СУ-24М.
Взлет СУ-17М4 на форсаже.
Перевозка двигателя АЛ-21Ф3. Впереди двигатель, сзади форсажная камера с реактивным соплом.
Взлет МИГ-25РБ. Форсаж двигателей включен.
Разведчик Lockheed A12.
Разведчик Lockheed SR-71.
Форсаж двигателя J58 (на стенде). Видны кольца скачков уплотнения.
Сфера применения ТРДФ такова, что используется он в основном (а в настоящее время и полностью :-)) только на военных самолетах. Цель в этом случае — выполнение экстренных маневров с набором скорости. Это может быть атака воздушной цели, преодоление ПВО, перехват, занятие выгодной позиции, ну и, конечно, взлет и набор высоты.
На гражданских самолетах ТРДФ применялись только в двух случаях, на самолетах ТУ-144 и « Конкорд ». На первом двигатели были рассчитаны на длительную работу, а на втором включались кратковременно для взлета и преодоления звукового барьера с достижением определенной скорости. В этом случае большой расход топлива компенсировался возросшими скоростью и, соответственно, дальностью полета.
Сверхзвуковой пассажирский лайнер ТУ-144.
Сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд».
Ну, вот пожалуй и все. Для принципиального ознакомления с форсажем для ТРД вполне достаточно :-). Хочу только обратить ваше внимание на эффектность зрелища работающего форсажа. Особенно здорово это выглядит, когда самолет взлетает вечером или ночью. Многие это наверняка видели. Если не вживую, так в кино или по телевизору. Но лучше, конечно, смотреть вживую :-).
МИг-31. Взлет. Полный форсаж.
Старт истребителя FA-18A с авианосца.
Все тот же F-18. Ну разве не красиво? 🙂
Но это тот случай, когда после увиденного суть явления отступает на второй план. Уж больно это красиво выглядит. Особенно, если смотришь на все это вблизи. Впрочем, как и все в авиации :-)…
Напоследок предлагаю вам посмотреть два ролика. Один, короткий, показывает включение форсажа на стендовом двигателе. Во втором вы сможете увидеть пилотаж СУ-27 с длительным включением форсажа.
35 Комментариев: Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ).
Форсаж 51 секунда высота 600 скорость 600 400 литров в минуту Так обходится красота
Здравствуйте! Ваши статьи очень интересны. Хотелось бы поподробнее узнатььпро двигатель Р 15 б 300. Историю разработки, особенности и т. д. В интернете не много информации.Вообще с интересом читаю ваши статьи, увлекся авиационными двигателями. Жаль, что вы сейчас очень редко пишете.
Читать было приятно и интересно. Спасибо!
(за исключением натыкания на места со смайликами — аж передергивало. Это же не переписка смс’ками а статья — отучайтесь от этой друной привычки)
У нас с приятелем возник спор по поводу «форсажа». Он утверждает будто форсаж применялся на винтовой авиации, в частности на Мессершмитт BF109. Так вот, мне интересно само происхождение(годы и страна) слова «Форсаж». С годами теряется первоначальный смысл и лет через 10 слово могут применить куда угодно.
К сожалению, не знаю точного происхождения этого слова. Однако подозреваю, что произошло оно от слова «сила» (force), во французском оно же означает «интенсивность». И само слово «форсаж» означает для техники ускорение темпа и увеличение мощности. Оно не является принадлежностью именно реактивного двигателя. Форсируют в том числе и поршневые двигатели автомобилей. У Bf109 была система форсирования двигателя, заключавшаяся во впрыскивании в цилиндре смеси воды с метанолом, повышающая мощность двигателя на 10-15%. Это был кратковременный режим. Слово форсаж означает также и работу с перегрузкой (что соответствует режиму форсажа на ТРДФ) и применяется даже в медицине для описания определенных процессов. Интересно, что только в русском языке форсажный режим работы ТРДФ обозначается этим словом (форсаж). В других языках используется слово, аналогичное английскому afterburner (afterburning) — т.е. «после основной камеры сгорания — burner»….
Здравствуйте. Я не пойму такую вещь. Если на форсажном режиме после турбины начинает сгорать топливо, значит давление за турбиной возрастает. Если это так, то степень понижения давления уменьшается? И мощность уменьшается. Или это не так?
Все так :-)… Однако двигатель проектируется с учетом такого режима. Сопло перед включением форсажа открывается, кроме того автоматика работает на сохранение заданной частоты вращения (обычно увеличением подачи топлива), а значит и сохранения мощности. При включении форсажа конечно возможны колебания оборотов и температуры (забросы, падения), так называемые провалы тяги, но автоматика все стабилизирует…
когда служил в ЦГВ не раз видел полёты МИГ-27 И часто по ночам летали… заметил,что форсаж чаще включали на взлёте.Красота! фиолетово-голубые кольца пламени!
У самолетов семейства МиГ-23 (в т.ч. Миг-27) форсажное пламя действительно очень красиво… сам факел длинный и изумительные кольца… Еще вариации цвета бывают разные. Кстати, касаясь теории, чем пламя больше в красные оттенки, тем качество сгорания топлива хуже. Чем ближе в фиолетовые, тем лучше. И чем длиннее факел после двигателя, тем хуже КПД двигателя. Но это конечно на красоту не влияет :-)… А использование форсажа в наземных условиях только при взлете… Еще может при наземном опробовании после выполнения специальных работ….
просто и доходчиво!так держать!
Спасибо за статью!
А можете рассказать от чего зависит изменение размера сопла форсажной камеры?
Перед включением форсажа сопло раскрывается. Величина и момент раскрытия определяется автоматикой и происходит по специальному закону, в этой автоматике заложенному. Диаметр сопла рассчитывается из соображения обеспечения максимальной тяги при сохранении устойчивости работы двигателя без забросов или провалов (или с минимальными) температуры и оборотов, а также из соображений прочности элементов сопла, турбины и камеры сгорания. примерно так :-)…
Я бы ответил несколько по-другому. Для дожигания остаточного кислорода, а в ТРДДФ к газам из-за турбины добавляется воздух второго контура, добавляется такое количество топлива, которое близко к стехиометрическому соотношению (полное сгорание — голубое пламя). Площадь сопла регулирует параметры турбины ротора низкого давления таким образом, чтобы изменение форсажного режима не сказывалось на режиме работы двигателя, так как при форсаже частота вращения роторов максимальные. А есть ещё «глубокое дросселирование форсажа» (ГДФ), когда при работающей форсажной камере можно снижать частоту вращения газогенератора. Это другая история…
Еще в конце 80-х гг. я слышал, что у МиГ-25 форсажный режим не просто длительного использования, он у него основной и даже крейсерский (при крейсерской сверхзвуковой скорости). И фактически он работает почти как прямоточный, а ГТД-часть дает существенный вклад в основном на малых скоростях и на земле. Интересно, насколько это соответствует действительности? И насколько в этом смысле отличается его потомок — МиГ-31?
К сожалению, в последнее время не успеваю отвечать вовремя, прошу прощения за это…
Двигатель, стоявший на МИГ-25 (Р-15Б-300), — один из немногих ТРДФ, время работы которого на форсажном режиме в полете неограничено. Уникальный движок, первоначально созданный для установки на стратегической крылатой ракете, он гораздо лучше чувствовал себя на больших скоростях. В теории авиационных реактивных двигателей есть такое понятие, как «вырождение компрессора». То есть с ростом скорости полета поступающий воздух получает достаточное сжатие во входном устройстве и необходимость в компрессоре как бы отпадает. А если нет компрессора, значит двигатель прямоточный. На ТРД (ТРДФ), предназначенных для полета на больших сверхзвуковых скоростях (как основной режим) обычно короткий, то есть «малоступенчатый» компрессор, нужный в большей степени для того, чтобы приемлемо обеспечить работу на малых скоростях-высотах, а далее ему помогает скорость. Например, ТРДФ АЛ-21Ф-3 (СУ-24) имеет 14-ступенчатый компрессор, а Р-15Б-300 — 5-ступенчатый, поэтому у них и предназначение разное. Движки самолета SR-71 имеют вообще 4 ступени компрессора. Так что, в общем, все верно :-)…
Что касается МИГ-31, то на нем стоят двухконтурные двигатели с форсажем (ТРДДФ) Д-30Ф6 (в компрессоре 5 ступеней КНД и 10 — КВД), являющиеся глубокой переработкой движков Д-30, установленных на ТУ-134 (Д-30КУ — ТУ-154, Д-30-КП — ИЛ-76). Они вполне справляются со своей задачей, хотя форсажный режим — это уже не есть их основная стихия. Однако ведь здесь и концепция изменилась. МИГ-31 — это барражирующий перехватчик (это ему позволяют экономичные двухконтурные двигатели). Скорость его и разгонные характеристики, скажем так :-), на уровне МИГ-25 (или чуть меньше), конструкторы постарались :-), а дальность (или длительность нахождения в воздухе) позволяет ему конкретно «давить» на нарушителей. Не секрет, что благодаря МИГ-31 прекратились полеты SR-71 к нашим границам. МИГ-25, к сожалению, при всех его отличных качествах не хватало дальности для того, чтобы их отвадить. Кроме того МИГ-31 — очень «умная» машина. РЛС и все такое — как говорится, очень-очень :-). По крайней мере так было… Вот как-то так…
Правда, еще хочу заметить, что Р-15Б-300 — истинно скоростной движок. И достижение еще больших скоростей ограничивалось только прочностью планера и особенностями аэродинамики самолета МИГ-25. После М=2,83 возможно было лавинообразное увеличение скорости, и летчику предписывалось принимать меры к недопущению этого…
Классный самолет был :-)… И очень красивый. Здорово, что мне довелось с ним пообщаться «вживую».
Форсаж — знатное зрелище! и для меня это в первую очередь авиационный термин, а не для гонок уличных, как в этих фильмах, которые смотрел краем глаза и ничего интересного не нашел.
Больше всего с детства меня впечатляли скоростные перехватчики МиГ-25 и МиГ-31, форсаж — это их стихия!
Насчет амер.разведчиков знаю о SR-71, а вот про А-12 не слыхал — это его предшественник?? Очень похож! Скорость тоже небось 3М развивал??
Наш МиГ-25 «форсажнее» все равно! ))
Совершенно с вами согласен! Отличные слова «Гимн мощности»… Кто, как говорится, в теме, тот именно так все это воспринимает. Только восхищение….
Спасибо за статью! Я сама работаю на предприятии производящем эти двигатели. Очень интересно и доступно написано, кое-что узнала нового. С удовольствием посмотрела фото и видео….
Не за что :-)… Заходите еще, буду рад. Судя по Вашему адресу Вы работаете на Омском моторостроительном. Я на этом заводе весной 1985-го месяц переучивался на изд.89 (двигатель АЛ-21Ф3). Неужели его там еще делают? Или только ремонтируют?… Вобщем впечатления и воспоминания самые хорошие и о заводе и об Омске. Отличное было время :-)…
Да, действительно я там и работаю. И мы только ремонтируем «89» изделие, новых не производим. Я как раз в сборочном цехе работаю технологом. Очень интересная, творческая работа, каждый день разные вопросы по «лечению» изделий.
Да, работа действительно интересная. Я в армии работал в группе диагностики и ремонта двигателей (в том числе и 89), а потом после армии на ремонтном предприятии по ремонту этих же 89, в Риге, испытателем на стенде. Очень нравилась такая работа. Так что мы с Вами коллеги в определенном смысле :-)…
Статья просто супер.Мощная техника. Красивая. Большое спасибо. Удачи и процветания.