Suất tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy

Suất tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy (tiếng Anh: Thrust-specific fuel consumption (TSFC)) là hiệu suất sử dụng nhiên liệu cùa một động cơ để tạo lực đẩy. TSFC cũng có thể được định nghĩa là mức tiêu hao nhiên liệu (gram/giây) để tạo ra một đơn vị lực đẩy (kilonewton, hay kN). Nó bằng hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu chia cho lực đẩy của động cơ.

Ví dụ: Động cơ tên lửa nhiên liệu rắn Avio P80 của tên lửa đẩy Vega có TSFC= 360 (g/kN.s) có nghĩa là để tạo ra 1 kN lực đẩy thì động cơ này cần tiêu thụ nhiên liệu với tốc độ 360 (g) nhiên liệu mỗi giây.

TSFC hay SFC đối với động cơ phản lực (ví dụ: động cơ tuốc bin phản lực luồng, turbofans, ramjets, động cơ tên lửa,...) là khối lượng nhiên liệu cần để tạo ra lực đẩy trong một khoảng thời gian, ví dụ lb/(h·lbf) (pound nhiên liệu mỗi giờ để sinh ra 1 pound lực đẩy) hay g/(s·kN) (gram nhiên liệu mỗi giây để sinh ra 1 kilonewton lực đẩy). Lượng nhiên liệu tiêu thụ thường sử dụng đơn vị khối lượng nhiều hơn thay vì đơn vị thể tích (gallon hay lít) do khối lượng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Suất tiêu hao nhiên liệu riêng (SFC) của động cơ phản lực nạp khí từ khí quyển khi động cơ đạt tới giá trị hiệu suất tối đa phần nào đó tỉ lệ với tốc độ của dòng khí xả. Mức nhiên liệu tiêu hao tính theo dặm hoặc kilomet thường được dùng để so sánh giữa các máy bay bay hành trình ở các tốc độ khác nhau. Bên cạnh đó cũng tồn tại đại lượng suất tiêu hao nhiên liệu theo năng lượng riêng (power-specific fuel consumption), bằng suất tiêu hao nhiên liệu theo lực đẩy riêng chia cho tốc độ. Nó có đơn vị pound trên giờ trên mã lực.

TSFC tỉ lệ thuận với Xung lực đẩy riêng.

Ý nghĩa của đại lượng Suất tiêu hao nhiên liệu riêng
Suất tiêu hao nhiên liệu riêng (tiếng Anh: Specific fuel consumption-SFC) phụ thuộc vào thiết kế của động cơ, nhưng sự khác biệt của suất tiêu hao nhiên liệu riêng giữa các động cơ khác nhau sử dụng cùng một cơ sở công nghệ là nhỏ. Để giảm suất tiêu hao nhiên liệu, phải tăng tỉ lệ nén không khí tổng thể (overall pressure ratio).

Trong thực tiễn, các đại lượng khác thường có ý nghĩa quan trọng hơn trong việc đánh giá hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ. Ví dụ, ở máy bay, động cơ tuốc bin (phản lực hoặc cánh quạt) thường nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều sơ với các động cơ piston có cùng công suất, cả hai đặc tính này sẽ làm giảm lực cản tác động lên máy bay và do đó làm giảm năng lượng cần thiết để tạo lực đẩy cho máy bay. Do đó, động cơ phản lực tuốc bin có hiệu suất tạo ra lực đẩy lớn hơn nhiều so với động cơ piston.

Giá trị của SFC khác nhau tùy thuộc vào chế độ của miệng xả, độ cao bay, thời tiết. Đối với động cơ phản lực không khí, tốc độ bay cũng là một chỉ số quan trọng. Tốc độ của không khí xung quanh sẽ làm cản trở vận tốc luồng phụt phản lực. Hơn nữa, do công tính bằng lực nhân với quãng đường, nên công suất bằng lực nhân với tốc độ của máy bay. Do đó, mặc dù thông thường SFC là đại lượng hữu ích để xác định hiệu suất nhiên liệu, nhưng để so sánh động cơ ở các vận tốc khác nhau ta nên chia nó cho vận tốc.

Ví dụ, máy bay chở khách Concorde bay hành trình ở tốc độ 1354&nbsp;dặm/giờ, hay 7,15 triệu feet mỗi giờ, động cơ của Concord có SFC là 1,195&nbsp;lb/(lbf·h); có nghĩa là động cơ của Concord đã chuyển hóa 17,9 MJ/kg nhiên liệu, bằng với mức tiêu hao nhiên liệu SFC là 0,50&nbsp;lb/(lbf·h) của máy bay bay dưới âm ở tốc độ 570&nbsp;dặm/h, nghĩa là thậm chí còn tốt hơn các động cơ hiện đại; động cơ Olympus 593 trên chiếc Concorde là động cơ có hiệu suất cao nhất thế giới. Tuy nhiên, Concorde cuối cùng lại có khung thân nặng hơn và do bay ở tốc độ siêu âm, sẽ có hiệu suất khí động học thấp, ví dụ như tỉ lệ lực nâng/lực kéo là rất thấp.

Đơn vị đo

Giá trị tiêu hao nhiên liệu riêng theo lực đẩy ở một số loại động cơ

Bảng sau cho giá trị hiệu suất khi động cơ hoạt động ở 80% lực đẩy, là trạng thái phổ biến khi máy bay bay hành trình, theo đó, mực tiêu thụ nhiên liệu sẽ là thấp nhất. Hiệu suất của động cơ máy bay cánh quạt sẽ được tính bằng công suất chia cho tốc độ tiêu hao năng lượng. Do công suất bằng lực nhân với vận tốc, hiệu suất sẽ được cho bởi công thức

: \eta=V/(SFC\times h)

trong đó V là vận tốc còn h là năng lượng riêng của nhiên liệu.

Xem thêm

Brake specific fuel consumption
Năng lượng riêng
Xung lực đẩy riêng

Tham khảo

Liên kết ngoài

GE CF6 website
NASA Cruise SFC vs. Year
SFC by Engine/Mfg