Dragkraften hos olika jetmotorer

En andra Boeing 737 Max 8 har störtat sex minuter efter start (Etiopien). Några månader tidigare hade ett flygplan av denna typ havererat i Malaysia 11 minuter efter start. Tillverkaren Boeing arbetar intensivt med att finns orsaken och med att omprogrammera styrfunktionen. Det ger anledning att något reflektera över flygplansmotorer. Ämnet är nämligen intressant. Flygplanstypen har två motorer med vardera en dragkraft om 130 kN (alltså 2 x 130 kN).

Dragkraften hos flygmotorer mäts i allmänhet i kN (kilo-newton). Definitionen på SIS-enheten 1 newton är den kraft som erfordras för att accelerera 1 kg med 1 m/s2. Tusen newton är en kN. Fortsättningsvis anges flygmotorerna dragkraft (vid maximalt varvtal) med denna enhet.

Det klassiska svenska jaktflygplanet J29 Tunnan (J29F) hade en dragkraft på 27 kN. Det attackflygplan som något senare utvecklades av SAAB med beteckningen A32 hade en dragkraft som uppgick till 34. Men då hade utvecklingen gått så långt att man även hade byggt på med en efterbrännkammare (ebk) som gjorde att man korta tider kunde förbränna mer bränsle per tidsenhet. Därför anger jag dragkraft med grundmotor och inom parentes dragkraft med tänd ebk. Således för A32 blir det 34 (46). Utvecklingen av attackflygplanet A32 till jaktflygplanet J32 innebar att dragkraften ökade till 47,8 (63,7). Det var alltså en annan typ av motor. Med tänd ebk hade J32 nästan dubbel så stor dragkraft som A32 på grundmotorn. Flygplanskroppens konfiguration och konstruktion var i stort sett densamma. Nästa flygplanstyp i svenska flygvapnet var J35 Draken. I den sista versionen (J35F) var dragkraften 64,1 (78,4). Nästa generation jaktflygplan JA Viggen hade dragkraft 72,0 (125). Med tänd ebk hade detta flygplan en enorm dragkraft. Med alla tre stegen i ebk tända förbrukade motorn ca. 1 000 l/min. Rena blåslampan med andra ord. På höjd och på endast grundmotorn var bränsleförbrukningen 55 l/min. JAS39 Gripen har dragkraft 54 (80,0), vilket anger att motorn med tänd ebk är 48% starkare än grundmotorn. Motorn i Gripen är med tänd ebk nästan tre gånger starkare än motorn i J29 tunnan. Grundmotorn är ungefär dubbelt så stark i Gripen som i J29 Tunnan. Det bör tilläggas att motorn i Gripen drar betydligt mindre bränsle. En J29 Tunnan kunde vid ”normala” övningar bara vara uppe i ca. 40 minuter och landade ofta redan efter 30 min. JAS39 Gripen kan vara uppe i 90 minuter. Motorn i JAS39 drar upp till 1,2 kg bränsle per sekund, och med ebk omkring 4 kg/s. Vingtankarna rymmer 3 000 kg. I sådana sammanhang mäts ofta bränslet i kg i stället för liter.

En jämförelse kan göras med dåtidens klassiska amerikanska jaktflygplan F-4 Phantom (som var standardflygplan i USAF och NATO under 1960- och 1970-talen). Flygplanet var tvåmotorigt och hade dragkraft 2 x 52,9 (2 x 79,4). Det sovjetiska jaktplanet SU-27 (Flanker) kom ut på förband i mitten på 1980-talet. Ett förhållandevis tungt tvåmotorigt jaktflygplan med dragkraft 2 x 122,8. Det visar att ryssarna var utomordentligt kunniga på att bygga dragkraftsstarka motorer. En motor i SU-27 var 2,3 gånger starkare än en motorn i F-4 Phantom. Redan det sovjetiska jaktflygplanet MIG-21 hade en dragkraft på 70 kN (med motorn Tumanskij R-25-300), vilket var en marginellt högre dragkraft än motorn i svenska J35F Draken.

Den verkliga sensationen i motorutvecklingen var när ryssarna 1954 visade upp bombflygplanet TU-16 med bara två motorer av typ Mikulin AM-3 M-500 med en dragkraft på hela 93,2 per motor. Det var en helt fantastisk dragkraft vid den tidpunkten. I jämförelse kan man notera att varje motor i amerikanska B-52 bara hade en dragkraft på 46,7.  Således bara hälften av kraften i den ryska motorn. Hur ryssarna kunde konstruera motorer som var dubbelt så starka som de motorer USA lyckades utveckla är högst märkligt och till och med svårförklarligt. En förklaring som brukar nämnas är att ryssarna var utomordentligt duktiga på metallurgi och särskilt tekniken med legeringar. Allmänt gäller att effekten hos en jetmotor blir högre ju högre förbränningstemperaturen är. Höga temperaturer kräver särskilda legeringar. Men stora kunskap i legeringsteknik kan knappast vara hela sanningen. Ryska tekniker har under alla förhållanden varit mycket framgångsrika när det gäller utvecklingen av både jetmotorer och olika typer av raketmotorer.

Motorn i det nya amerikanska jaktflygplanet F-35 har dragkraft 128 (191). Praktiskt taget samma dragkraft som i en av motorerna på trafikflygplanet Boeing 737 Max 8. Trafikflygplanet har två motorer.

Flygplanet som Charles Lindbergh flög med över Atlanten år 1927 hade en motor på endast 223 hästkrafter (hp). Det går inte att på ett rimligt sätt omvandla hp till kN, så vi vet inte vilken dragkraft som motorn hade, men inte var det mycket. Möjligen var den 0,16 kN.

Den kraftigaste jetmotor som nu utvecklas är enligt uppgift General Electrics GE9X som i första hand utvecklas för Boeings nästa generation av trafikflygplan (typ 777X), som kommer att tas i drift om några år. Det är världens största jetmotor med en fläktdiameter på hela 3,35 m. Styckepriset för varje motor blir ca. 253 mkr och redan nu är över 700 beställda. Motorns dragkraft uppges vara sensationella 445 kN. För att kunna uppnå en sådan enorm dragkraft är de flesta komponenterna tillverkade i det lätta och värmetåliga materialet Ceramic Matrix Composites (CMC). Med sådana komponenter kan motorn arbeta vid den höga temperatur av 1 300 grader C. Ju högre temperaturen är i motorn desto effektivare och bränslesnålare är den. Motorn har 16 fläktblad av fjärde generationens kolfiber. Fläktbladen trycker med elva steg in luften i kompressorn med ett tryckförhållande på 27:1, vilket är det hittills högsta tryckförhållandet i en civil jetmotor. För övrigt är nästan alla militära jetmotorer konverterade civila motorer. Vilka tryckförhållandena är i de ryska militära motorerna känner vi inte närmare till. Men det är känt att de arbetar under höga tryck.

USA fick ett gyllene tillfälle att provköra en på den tiden modern rysk jetmotor. År 1976 flydde den ryske flygofficeren Viktor Belenko med en MIG-25 och landade i Japan. USA monterade ned flygplanet och flög det till USA för olika tester. Bland annat provkördes motorerna mycket grundligt. Flygplanet hade två motorer av typen Tumansky R-15B-300 med vardera en dragkraft på 73,5 (100,1), vilket var en sensationell hög dragkraft vid den tiden. Piloten fick fristad i USA, amerikanskt medborgarskap och han gifte sig med en amerikansk kvinna och fick med henne två barn. Han skilde sig dock aldrig från sin ryska hustru, men senare skilde han sig från sin amerikanska hustru. Victor Belenko fick olika uppdrag inom det amerikanska försvaret och han brukade hålla föredrag runt om i landet på olika militära förband.

Om Arwidson

Advokat bosatt och verksam i Stockholm
Detta inlägg publicerades i Okategoriserade. Bokmärk permalänken.