Spørg Scientariet: Hvordan forbrænder fly brændstof uden tilsætning af ilt?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Scientariet: Hvordan forbrænder fly brændstof uden tilsætning af ilt?

Vores læser Ingward te Pas har spurgt:

Jeg har tit undret mig over ruteflyvers evne til at flyve i 10 km højde og samtidig forbrænde brændstoffet uden ekstra tilsætning af ilt.

  1. Er jetmotorens effekt (lufttryk) den samme ved jordhøjde og 10 km højde pr. liter brændstof? Mig bekendt medtager fly heller ikke ilt til passagerkabinen.

  2. Hvordan udtrækker man omkring 20% ilt af den omgivende atmosfære med udbredt mangel på ilt i 10 km højde?

Læs også: Spørg Scientariet: Hvordan kan jagerfly flyve på siden?

Ole Torp, F-16-testpilot i Flyvevåbnet, svarer:

Der er stadig ca. 20% ilt i atmosfæren i 10 km højde – trykket er bare meget lavere, så der er 'længere' imellem molekylerne (altså pr. volumen enhed er der ikke nær så mange af dem).

Kort sagt, så handler det om at komprimere den luft, som er til stede, så man får så mange ilt-molekyler pr. volumenenhed, at 'der er nok til det, man skal bruge dem til'.

I jetmotoren sidder en kompresser (før brændkammeret), som komprimerer luften og skaber netop det tryk, som er ideelt for forbrændingen under de forhold, som motoren befinder sig under.

Læs også: Spørg Scientariet: Hører piloten på et overlydsfly braget af lydmuren?

Passagerkabinen er en 'trykkabine', hvor man groft sagt kan sige, at en kompressor sørger for, at trykket i kabinen ikke bliver lavere, end at mennesker kan trække vejret normalt. Der er således et langt højere tryk inde i kabinen end udenfor.

Derfor har man også et 'nød-ilt-system' – de der poser, som stewardesserne viser, kan falde ud af overhead panels – som passagererne skal tage for mund og næse og vil forsyne dem med ilt, hvis trykket pludseligt falder i kabinen (når der flyves i stor højde).

Denne nød-ilt er påfyldt trykflasker i flyet.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Denne nød-ilt er påfyldt trykflasker i flyet.

Jeg mente da ellers at man anvendt en kemisk ilt-generator. tager jeg fejl?

  • 6
  • 0

Det er meget længe siden at man gik bort fra tryksatte iltsystemer til andre end piloterne.
De masker der falder ned til passagererne forsynes af oxygengeneratorer. Disse sidder monteret ved hver sæde og forsyner hver sæde 2-5 passagerer.
En oxygengenerator aktiveres når den første passager hiver masken til sig. Dette foregår meget lavteknologisk ved at der trækkes en split ud som så initierer en kemisk proces som resulterer i at der dannes oxygen og at denne flyder frem til maskerne. Sådan en kemisk generator virker i sagens natur kun een gang og den kører ca i 30 minutter før den er brændt ud.

I øvrigt kan siges om det oprindelige spørgsmål at på de fleste store flymotorer aftappes luften til kabinen fra motorernes kompressorer.
På nyere fly som B787 er der dog separate kabinekompressorer.

  • 5
  • 0

Det burde vist hedde "nød-luft", og "luft-masker". Man har vist ikke så godt af 100% ilt.


Jo det er ren ilt, i højden er trykket lavere.
Problemet er ikke ren ilt, problemet er partieltrykket, ved havoverfladen er luftens ilttrykket ~0,2 bar, mens ren ilt er 1 bar.
Mennesket kan normalt ånde ned til ~0,1 bar (~ 5500 m's højde) selv om præstations evnen falder.
Derfor er flyvehøjden normalt begrænset til omkring 12 km's højde, hvor lufttrykket er ~0,1 bar svarende til det laveste ilttryk mennesker kan ånde i. Trykket i iltmasken er omtrent det samme som i omgivelserne.
Præstations evnen ved lave tryk er meget forskellig, afhængig af træning og tilvænning, Tibetanere bor i 5 km's højde og bjergbestigere bruget tid på højdetilvænning. Men piloter kan starte med at bruge ilt alleredde fra 3000 m på grund af den hurtige opstigning.

Men vi kan max. tåle et ilt tryk på ~1,6 bar, derfor må dybhavsdykkere bruge blandgasser med lavere ilt koncentration (der er også problemer med nitrogen men det er en anden sag).

  • 3
  • 0

Ja, DC-8 havde dem. Dog en anden type end i dag. Og så var det ikke så relevant en flytype nutildags..

Med hensyn til ren ilt.
Det er derfor der er en pose på masken. Man blander således noget af udåndingsluften op med oxygen og får en brugbar blanding ud af det.
Der ud over fungerer posen som et reservoir så den oxygen der flyder ud af generatoren ikke går til spilde.

  • 1
  • 1

Er jeg alene om at synes at det var et dårligt og halvt svar, der kom fra testpiloten.
Kan Danmarks førende teknik avis ikke gøre det bedre?

  • 6
  • 0

Er jeg alene om at synes at det var et dårligt og halvt svar, der kom fra testpiloten

- tjaeh...? Jeg synes godt, der kunne have stået lidt om, at den lavere lufttæthed i højden bevirker, at motorernes trykkraft reduceres tilsvarende - men at dette ikke udgør noget større problem, fordi luftmodstanden reduceres lige så meget. På plussiden tæller, at den mindre luftmodstand bevirker, at brændstoføkonomien bedres (drastisk) med øget flyvehøjde.

  • 4
  • 0

Lars Jensen; du har muligvis ret i at posen er beregnet som reservoir, for at undgå spild af ilten. Men en brugbar blanding? Ilt er skam ganske brugbart i ren form, indtil det når 1,6 bar i iltpartialtryk (PPO2) Men det er der absolut ingen fare for at det gør i en passagerkabine.
Bo Leth; man behøver nu ikke være dybhavsdykker for at opnå PPO2 på 1,6 bar, det kan du opnå på 6 meter vand med ren ilt i flasken, på 40 vand meter med en nitrox 32%, og på 66 meter vand med almindelig atmosfærisk luft (nitrox 21%). Normalt dykker almindelige sportsdykkere dog maksimalt til en PPO2 på 1,4 bar. Navy Seals kan dog komme op over 2, men det er en anden sag.

  • 0
  • 0

Hvorfor anvende nitrox 32% ?

For at få et lavere N2-partialtryk, så man kan dykke i længere tid uden at skulle lave dekompressionsstop på vejen op.

Iøvrigt satte man grænsen for O2-partialtryk på 1,8 bar, da jeg lærte at dykke. Så det holder jeg mig til. Så passer det også lige med at man kan også ligge med nitrox 30% i flasken på 50 m dybe omgivet af hammerhajer...en oplevelse jeg absolut kan anbefale.

  • 0
  • 0

Som Jens Olsen siger, er det for at fjerne nitrogen, som er en gas der ikke forbruges af kroppen, og derfor er uønsket da den kan give trykfaldssyge. Man kan derfor erstatte noget af den med ilt (og helium hvis det er mere teknisk dykning). Dermed kan man være længere tid på bunden, inden nitrogenet begynder at ophobe sig i blod og væv. Ulempen ved dykning på nitrox er så, at man begrænser sig til en lavere dybde pga. det føromtalte iltpartialtryk, som kan give iltkrampe hvis det overstiger en vis værdi (som ikke kan defineres eksakt). Iltkrampe er ikke i sig selv livsfarligt, men det kan lamme åndedrættet, hvilket er yderst uhensigtsmæssigt på 50 meter vand.
I øvrigt bruger dykkere til tider ret skrappe iltblandinger på op til 50% på dekompressionsstop, som foretages på lavere dybder. Dette gøres for at sænke nitrogenpartialtrykket i lungerne mest muligt, hvorved man "afgasser" hurtigere.
Dykkere der mistænkes for at have fået trykfaldssyge (altså er ved at udvikle bobler i blodet), skal indånde ren ilt hurtigst muligt efter dykket. Igen for at opnå størst mulig nitrogenpartialtryksdifferens.
Ja, jeg dykker selv 💦

  • 0
  • 0

det for at fjerne nitrogen, som er en gas der ikke forbruges af kroppen, og derfor er uønsket da den kan give trykfaldssyge. Man kan derfor erstatte noget af den med ilt (og helium hvis det er mere teknisk dykning)

Ja ok, vi er ved at være uden for trådens emne. Men bare få at få det helt på plads. Grunden til at vi ved dybe dyk iblander helium er primært for at undgå den narkotiske virkning (dykkerrus) af højt N2-partialtryk.
Hvis man havde råd (jeg har ikke) så kunne man gøre som militæret og dykke med heliox, altså en blanding med kun helium og ilt.

Helium giver trykfaldssyge (dykkersyge) præcis lige som nitrogen. Men da det er en lettere gas, så har den en højere diffusionshastighed i vævene (dvs, den kommer hurtigere ud men også hurtigere ind). Noget kunne tyde på, at den højere diffusionshastighed gør at helium er mere uforudsigelig, og kan give "uforklarlige" tilfælde af trykfaldssyge og mere alvorlige tilfælde. Jeg kender personligt folk der har opgivet at dykke trimix (blanding af ilt, nitrogen og helium), fordi de efter aldrig tidligere at have haft trykfaldssyge pludselig blev ramt af gentagne tilfælde, efter at være begyndt at dykke trimix.

I øvrigt bruger dykkere til tider ret skrappe iltblandinger på op til 50% på dekompressionsstop, som foretages på lavere dybder.

Ja faktisk ikke kun 50%, men også 80% eog 100%. Typisk er det at have en 50% som man tager ved 21 meter og så skifte over til enten en 80% ved 9 meter eller en 100% ved 6 meter.

Iltkrampe er ikke i sig selv livsfarligt, men det kan lamme åndedrættet, hvilket er yderst uhensigtsmæssigt på 50 meter vand.

Man skal bare huske på, at risikoen for iltkramper ikke kun er en funktion af iltpartialtrykket men også af eksponeringstiden. Den grænse på 1,4 bar som de rekreative dykkerorganisationer sætter er fastsat sådan, at man kan dykke et helt flere timer langt dyk med den koncentration, så selv de dummeste ikke behøver at tænke over hvad de gør.
I 5-10 min at udsætte sig for et iltpartialtryk på 1,8 bar mens man ligger midt i en stime hammerhajer øger kun risikoen for absolut fuldstændigt og total negligerbar til fuldstændigt og total negligerbar.

Når man behandlinger trykfaldssyge, så har man jo også lange perioder hvor man ånder 100% ilt mens man er tryksat til 2,8 bar.

  • 0
  • 0

Ricky, jeg ved udmærket at man kan bruge ren ilt. Piloterne kan på deres masker vælge ren oxygen eller opblandet med kabinens luft (diluted).
Det jeg mente med brugbar blanding er i forhold til udåndingsluften. Den kan man ikke leve på ret længe hvis man bare sad og trak det samme luft ind og ud. Men man kan genbruge noget af det for at spare lidt på den rene ilt. Passagererne skal groft sagt blot holdes i live til man når ned i lavere højde. Eller man når til landing og kan åbne dørene ( i tilfælde af røg eller fumes)

  • 0
  • 0

Der er mig bekendt ikke nogen regulator på oxygengeneratoren i fly, så der er ikke nogen ide ved at spare på den oxygen den genererer.
Plasticposen på masken er en buffer der maksimerer oxygenindtaget for passageren. I det tidsrum hvor passageren ånder ud, akkumuleres oxygen fra generatoren i posen.
Der er desuden ventiler i selve masken således at det er minimalt hvor meget af udåndingsluften der kommer retur i posen.

Angående dykning med nitrox, så er det selvfølgelig rigtigt at det giver øget bundtid på bekostning af maksimal dybde. Jeg vil dog påstå at de fleste fritidsdykkere for det meste anvender nitrox som lille ekstra sikkerhed mod dykkersyge og ikke mindst er man betydeligt mere frisk efter et dyk med nitrox, hvilket er en god bonus hvis man dykker mange dyk på samme dag.

  • 0
  • 0

Nej der er ingen regulator på en oxygengenerator.
Men du sparer alligevel ved at den er dimensioneret til kun lige at kunne levere en mængde oxygen der lige kan holde passagererne i nogenlunde bevidsthed. De er i forskellige størrelser alt efter hvor mange sæder der er under containeren (typisk 2-3-4 stykker). Den er konstrueret så den brænder med en fast hastighed. Denne hastighed kan ikke reguleres men er selvfølgelig designet så den leverer et fast flow indtil den er brændt ud. Posen er ganske rigtigt en buffer som fyldes af et konstant flow.
Og rigtigt at der er ventiler i masken, samt at masken er svær at få til at slutte helt tæt. Men det vi lærte på grundskolen i sin tid var at noget af udåndingsluften gik tilbage i posen.
Oxygengeneratorer er et nødvendigt onde at slæbe rundt på så de er selvfølgeligt designet så let som muligt og kun så man netop lige kan blive holdt i live. Der er ikke bygget noget overskud ind der. Det er det jeg mener med at man 'sparer'.

  • 1
  • 0

Lige lige info om trykkabinen.

Langt de fleste fly (alle passagerfly) er designet til at kunne holdte til et differential tryk, lige nok til at holde kabine tryk svarede til 10.000 ft. højde. Iltmasker udløses ved omkring 12.000ft. Dette hvor højt flyet må flyve. Om den så KAN den højde er en anden sag. 8.6 psi for en B747 og 6-6.6 psi for en Beech King Air
Prøv en gang at beregn trykket på en dør, som er 2 m2. 3100 sq in....

Så "kabine højden" (og ja, der er faktisk en højdemåler til den cockpittet) skal med op til de 10K og ned igen før landning. Derfor propperne i ørene for nogen.

Det sidste ikke helt trivielt (specielt på mindre fly) da trykket, som tidligere skrevet, typisk er "bleed air" fra motorens kompresser. Og da trykke jo stiger udenfor på vej ned, så skal der bruges ekstra luft, hvilket skal komme fra motorer, som ikke skal lave ret meget, nu det går ned ad bakke.
Får piloterne fjollet i det og kommer bagefter, så kan det ske at flyets højde, kommer "ned til" kabine højden og da kabinen ikke kan tåle negativ tryk (og er beskyttet mod det) vil kabinen følge med ned. Og det med en hastighed som er noget højere en normal. Ikke sjovt for ørene.
Kender ikke B787 design grunde, men mon ikke det er pga dette, den har seperat kompressor til kabinen, så det kan gøre mere brændstof økonomisk.

En kabine er iøvrigt ikke helt tæt. Der er altid små sprækker og utætheder ved bla. dørene. Hvis man lukker for bleed air fra begge motorer, må kabine ikke stige mere end 2000ft/min. Og trykket skal kunne holdes på en motor. Dette for den lille King Air, men nok ca det same for større.
Trykket justeste vha "outflow valves". Nogle relativ store (ca 25 cm dia) pneumatiske styrede ventiler, bagest i kabinen, som lukker overskuds luft ud.

Ved normalt cruise, så udskiftet alt luften hvert 2-3 minuter.

For fly som flyver rigtig højt (+60.000ft) , som f.eks. Concorden gjorde, der har man kun få sekunder til at få ilt masken på, hvis kabinen taber trykket hurtigt.

  • 2
  • 1

...vi overlader psi til amerikanerne og vi her anvender enheder der ikke er for nørdede.

6,6 psi er lig 0,45 bar lig 1kg cm^2 (ca.)

Arealet af døren er 20000 cm^2 hvilket giver 9 ton indvendigt tryk på døren, hvor det udvendige modvirkende tryk er på 0,2 Bar i 10000 meters højde. Det giver et modtryk på 4 ton på døren, hvilket resulterer i et reelt tryk på døren på 5 ton indvendigt fra.

http://www.omregn-enheder.info/maaleenheds...

  • 2
  • 4

Fint nok at du ønsker det Bjarke, men inden for flyindustrien bruger man amerikanske enheder. Det er standarden selv her i Europa, også på europæiske Airbus fly.
Tryk regnes i psi og moment i fod-pund eller inch-pounds, motorolie i quarts (kvart gallon).
Eneste undtagelse er brændstof som regnes i kg eller pund alt efter operatørens præference.

  • 2
  • 1

.....var i sin tid STI og dette her sted er ikke flyveindustrien, men et dansk (noget populærvidenskabeligt) teknisk debatforum hvor de fleste har lært at regne med andre enheder.

Dengang jeg var der, anvendte amerikanerne og canadierne også DYN kilopond, miles og Tekma i deres enheds vokabularium.

  • 1
  • 2

Spørgeren fik vist ikke svar på sit spørgsmål 1: er jetmotorens effekt (lufttryk) den samme i 10 km højde som på jorden.
Det er den ikke. Grundlæggende mister jetmotoren kræfter på samme måde som andre forbrændingsmekanismer der bruger luftens ilt, når luften bliver tyndere. De påvirkes dog ikke så stærkt af højden som fx stempelmotorer. I 11 km højde ville en stempelmotor uden turbo have tabt al pusten, mens et jetfly stadig vil kunne levere ca. 50% af den maksimale trykkraft ved jorden. Og da luftmodstanden også bliver mindre i stor højde kan jetfly stadig holde farten deroppe.
Jetmotorer er meget effektive til at skovle luft til brug for forbrænding ind i motorens forbrændingsområde, og derfor taber de ikke kræfter så hurtigt, og kan flyve højere, altså i tyndere luft, end propelfly.

  • 0
  • 0

Hvis du vil have debat med dem der ved noget om store civile fly, så må du nok finde dig i at de bruger branchens termer og værdier.
Du bliver vidst nødt til at acceptere at vil du have det i andre målestokke, så må du selv finde omregneren frem.
Hvis du skruer på en engelsk bil vil du vil næppe heller bede om en 12,7 mm gaffelnøgle..

  • 4
  • 1

Det enkle svar er at det gør de heller ikke.
Uanset motortypen komprimeres luften, så der er et passende forhold mellem brændstof og ilt.
I 10km højde er trykket kun 4 gange mindre end ved overfladen, så det er ikke noget stort problem at få ilt og luft nok efter en kompression af luften.
En jetmotor skal så arbejde lidt mere for at komprimere til brugbare tryk, men vinder ved at udstødningen arbejder mod et tilsvarende mindre tryk.
Jeg har hørt en historie om, at en af de første helikoptere med turbinemotor nær aldrig var kommet ned igen, da motoren øgede effekten med højden og det lavere tryk.

  • 0
  • 1

Jeg har hørt en historie om, at en af de første helikoptere med turbinemotor nær aldrig var kommet ned igen, da motoren øgede effekten med højden og det lavere tryk.

Det er en spændende historie, som måske kunne gælde Lama helikopteren, som vistnok stadig har højderekorden for helikoptere.
Heldigvis for helikoptere er det sådan at en vigtig del af reguleringsmekanismen er at man kan variere pitch (indfaldsvinkel) på hovedrotoren, således at selv om motoren ydede uendelig meget effekt, så ville man kunne bruge denne effekt til at skubbe helikopteren nedad (negativ pitch).
En autogyro har for det meste fast pitch og styres på en anden måde, så her kunne du måske opnå det du (historien) antyder.
Forestillede man sig at der ikke var en gaspedal på en turbinemotor ville man kunne opnå en situation hvor maskinen rykkede sig selv i stykker på grund af højere omdrejningstal (= højere effekt), men heldigvis kan man bare tage gassen af :-)

  • 0
  • 0

For fly som flyver rigtig højt (+60.000ft) , som f.eks. Concorden gjorde, der har man kun få sekunder til at få ilt masken på, hvis kabinen taber trykket hurtigt.

Går trykfaldssyge ikke også hen og bliver et problem hvis man mister kabinetrykket i 60.000 fods højde?Især i Concorden som fløj med et kabinetryk på 6.000 fod.

Det må være noget med at gå fra cirka 0,8 bar til 0,08 bar. Det kan umuligt være sundt. Inden for dykning plejer man at sige, at man tåle en halvering af trykket. Kraftigere trykreduktion i længere tidsrum vil give trykfaldsyge.

  • 0
  • 0

Nu skal vi lige adskille tingene.
Jeg har på intet tidspunkt nævnt noget om tilgængelig sammenhæng.
Men blot nævnt at hvis man flueknepper for meget over at profesionelle bruger deres branchebestemte termer, så risikerer man at dem der ved noget om emnerne søger andre steder hen.
Jeg synes vi skal arbejde den anden vej og prøve at tiltrække flere fageksperter til disse spalter..
Hvis der så er en målestok man ikke forstår, så skal man være velkommen til at spørge, eller måske selv være lidt nysgerrig og selv regne det om.
Jeg må indrømme at jeg ikke gider at skulle tænke på at omregne diverse værdier hvis jeg deltager i en debat om et emne jeg tilfældigvis ved noget om.
Ingeniører, piloter og teknikere bruger det sprog som ligger fast forankret i dem. Det er en af garanterne for at man undgår misforståelser.

  • 6
  • 0

Ganske enig Jens og det er også den konklusion Airbus er kommet frem til.

De har erfaret at arbejde med en blanding af forskellige standarder kan give problemer

Sud Aviation som Airbus, hed da det kun var et fransk firma begik et et pratfuldt smukt fly i 1955. En Caravelle prototype (F-WHHH). Den var forsynet med to Rolls Royce motorer bagerst på hver side af kroppen. Den første serie benævnes af flymekanikere som "Flintstone" Caraveller og det er ingen ros.

For alle typer af gevind, stænger, plader, dele og materialer var fremstillet under hensyn til amerikanske ,engelske, europæiske standarder i metriske, engelske og amerikanske mål.

En fransk fuselage, en engelsk motor (RR), et engelsk understel (Dowty) og amerikanske skruer.
Og det gav en masse bøvl.

Det gentog sig da Concorden blev bygget af Aérospatiale (Sud Aviation, Nord Aviation og SÉREB)og BAC (British Aircraft Corporation)

Så da Airbus blev dannet i 1970, tror jeg at man erkendte, at amerikanerne og englænderne havde en masse fly certificerede konstruktionelementer der sparede tid for konstruktørerne og penge for firmaet. Da Airbus allerede havde en engelsk medejer så var "tomme" eksperter næppe det store problem at finde.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten