Det du inte ser

Vid förbränning av bränsle i flygplansmotorer bildas lika många vatten– som koldioxidmolekyler. Läs mer här: https://urminsynvinkel.wordpress.com/2019/06/03/kondensstrimmor-och-koldioxid/

Både propeller– och jetdrivna flygplan är i grund och botten reaktionsdrivna. I fysiken lär vi oss den enkla formeln m₁*v₁ = m₂*v₂ där m står för massa och v för fart. och subscripten 1 och 2 betecknar de två föremål som är inblandade.

För tydlighets skull skriver jag om den till m_fpl*v_fpl = m_gas*v_gas

• Till vänster om likhetstecknet har vi flygplanets massa och fart.
• Efter likhetstecknet finns gasens massa och fart i motsatt riktning.
• Propellrar driver genom att skapa en mycket snabb luftström vars massa gånger fart just jämnt balanserar ut vänstersidan. (Jag förenklar genom att utgå från att hastigheten är jämn och höjden inte ändras.)
• Tidiga jetplan förlitade sig på massan och farten av jetstrålen. Där ingår även bidrag från kvävet i jetstrålen. Jetdrivna trafikflygplan från 50- och 60-talen hade högre fart än dagens men usel bränsleekonomi.
• Moderna och någorlunda bränslesnåla trafikflygplan har dubbelströmsmotorer (Turbofan), en slags hybrid mellan jet- och propellerdrift. Motorkåpan döljer att de till 50-70% får sin dragkraft från ett slags flerbladiga propellrar.

Förbränningen är exoterm, de heta förbränningsgaserna expanderar kraftigt, driver turbinen, lämnar motorn och bidrar till framdrivningen via den sammanlagda gasmassans fart.

Formeln ovan gäller alla flygplanstyper förutsatt jämn fart och höjd men nu måste vi börja ta större hänsyn till att utblåset innehåller minst tre olika gaser, kväve (m_kväve) från luften, vattenånga (m_vatten) när väteatomerna i flygbränslet reagerar med syre samt koldioxiden (m_koldioxid) som bildas av kolatomernas förbränning med syre. Nu blir formeln för utblåsets bidrag lite mer komplex.

(m_kväve + m_vatten + m_koldioxid)*v_gas

Dragkraftens bidrag från vattengas och koldioxid är intressanta. Båda molekylerna bildas i samma antal, har samma fart, men deras massor skiljer rejält. Vatten har molmassan 18, koldioxid 44. Av de två står vattengasen för 29% och koldioxiden 71% av dragkraften!

Men det är bara vattnet i avgaserna som du ser i kondensationsstrimmorna högt där uppe. Koldioxiden ser du inte. Om du har en IR-känslig utrustning kan du se den. Det går även med en vanlig termometer, men då tar det längre tid.

Video från Pratt & Whitney: https://youtu.be/x8DK4rM6Y90

Jag har inte tagit hänsyn till kvävets roll, det reagerar till en del med luftens syre till kväveoxid, även det en växthusgas. Målet med diskussionen är att visa att den osynliga koldioxiden bidrar med mer än dubbla drivet jämfört med de synliga kondensstrimmorna.

Beskrivningen ovan är kraftigt förenklad.