Naverbranders

Deze cursus was tot nu toe één lofzang op efficiëntie. Deze les is het tegenovergestelde: de naverbrander is de bewuste, glorieuze verspilling van de straalmotor — een manier om nu meteen een enorme hap extra stuwkracht te kopen, tegen een brandstofrekening die elke luchtvaartmaatschappij in één middag failliet zou laten gaan. Gevechtsvliegtuigen hebben er een aan boord omdat in de strijd 'nu meteen' altijd wint van 'betaalbaar'.

De restjes verbranden

De truc buit een restje uit: het gas dat de turbine verlaat, bevat nog het grootste deel van zijn oorspronkelijke zuurstof — de verbrandingskamer kon toch maar zo'n 20% van de lucht verbranden (de reden stond in zijn eigen les), en de turbine koelde de stroom alleen maar af, zonder er zelf iets van te verbruiken. Dus: verleng de straalpijp, zet er ringen brandstofinjectoren achter de turbine, en ontsteek het mengsel opnieuw — deze keer zonder kwetsbare schoepen stroomafwaarts om te beschermen. Bevrijd van de temperatuurgrens van de turbine, kan de naverbrandingsvlam voorbij 1,700 °C, en de veel hetere, snellere uitlaatstroom — via een straalpijp die zijn kleppen zichtbaar wijder opent om hem door te laten — levert tot 50% meer stuwkracht zodra je de gashendel voorbij de inkeping duwt.

Een vlam laten branden in een orkaan binnenin de straalpijp vraagt om dezelfde grot-truc als in de verbrandingskamer — hier een ring V-vormige vlamhouders, met erachter een beschutte kolkstroom die de vlam verankert. De gloeiende ringen die je 's nachts in de straalpijp van een gevechtsvliegtuig ziet, zijn precies dat, en het ruitpatroon in de pluim erbuiten is de zichtbare vorm van de schokcellen in de supersone uitlaat.

De rekening

Naverbranding verdubbelt of verdrievoudigt ruwweg het brandstofverbruik voor zo'n 50% extra stuwkracht — rampzalige thermodynamica, want de extra warmte wordt toegevoegd bij lage druk (na de turbine, niet ervoor), waar de cyclus er maar weinig van kan omzetten in nuttig werk. Precies daarom staat de hoofdverbrandingskamer vóór de turbine, en precies daarom wordt naverbrandertijd op rantsoen gezet: starten vanaf korte banen, het doorbreken van de geluidsbarrière, gevechtssituaties. Minuten, geen uren. Een F-16 in volle naverbranding kan zijn interne brandstof in ongeveer tien minuten leegtrekken — genoeg om het jaarlijkse brandstofbudget van een gezinsauto te verbranden voordat de waterkoker heeft gekookt.

Neven en één beroemde uitzondering

Omdat naverbranding niet gedijt bij een hoge omloopverhouding (al die koude lucht zou de vlam doven), zijn motoren van gevechtsvliegtuigen turbofans met een lage omloopverhouding — de twee rivieren mengen zich weer vóór de naverbrander, zodat de vlam één hete stroom heeft om zich mee te voeden. En één lijnvliegtuig gebruikte naverbranding in de lijndienst: de Concorde, waarvan de vier Olympus-motoren hun branders aanzetten bij het opstijgen en tijdens het doorbreken van Mach 1, om vervolgens — als enige ooit — supersonisch te kruisen op droge stuwkracht alleen. Voel die afweging zelf, op de echte motor: