Tiesitkö? Kun katsomme kuvia lentokoneista, ensimmäiset asiat, jotka kiinnittävät silmään, voivat olla väri tai siivet. Lentokoneen nopeuden, kantaman ja matkustajakapasiteetin todelliset määräävät tekijät ovat kuitenkin "sydämessä", joka on piilotettu siipien alle tai rungon sisään: moottorissa.
Suihkuturbiini, turbotuuletin, potkuriturbiini ja turboakseli{0}}nämä neljä nimeä saattavat kuulostaa kielenkääntäjältä, kun ne luetellaan yhdessä. Kuitenkin, kun ymmärrät niiden väliset suhteet, lentokoneiden suunnittelun taustalla oleva peruslogiikka tulee heti selväksi. Puretaan se tänään.
[Kuva]
Ensinnäkin, pidä tämä ydinkonsepti mielessä: nämä neljä moottorityyppiä kuuluvat samaan perheeseen. Ne kaikki toimivat kaasuturbiiniperiaatteella. Yksinkertaisesti sanottuna: ilma imetään sisään → puristettu → polttoaine ruiskutetaan ja poltetaan → korkea-lämpötila, korkeapaineinen-kaasu saa turbiinin pyörimään → pakokaasu poistuu työntövoiman aikaansaamiseksi. Kaikilla neljällä on tämä täsmälleen sama ydinprosessi.
Ero on siinä, miten ne ohjaavat polton jälkeen tuotettua tehoa.
1
Suihkuturbiinimoottori: alkuperäinen linja
Koko nimi on "turbojet engine", ja se oli ensimmäinen kypsäksi saavuttanut suihkumoottorityyppi. Sen toimintaperiaate on yksinkertaisin: kaikki ilma seuraa yhtä polkua-puristus, palaminen ja poistuminen. Mitä nopeammin pakokaasu poistuu, sitä suurempi on työntövoima.
Taistelussa sillä hetkellä, kun lentäjä kytkeytyy jälkipolttimeen, työntövoima voi nousta 30 % - 100 %; Tätä kykyä voidaan kuitenkin käyttää vain lyhyesti, koska polttoaineenkulutus on tähtitieteellisesti korkea.
Suihkuturbiinimoottorin suurin etu on nopeus, joten se sopii erinomaisesti korkean{0}}korkeuden ja{1}}nopean lentoon. Sen suurin haittapuoli on korkea polttoaineenkulutus; tehokkuus on erityisen huono alhaisen-nopean lennon aikana.
[Kuva: Kaaviokaavio suihkuturbiinimoottorin rakenteesta]
Onko kukaan koskaan miettinyt, olisiko mahdollista lisätä ylimääräinen ilmakerros moottorin ympärille{0}}ilmaa, joka ohittaa palotilan ja jonka tuuletin yksinkertaisesti työntää ulos työntövoiman aikaansaamiseksi? Eikö se säästäisi polttoainetta?
Ja niin syntyi turbopuhallinmoottori.
2
Turbofaanimoottori: hallitseva mestari
Voit ajatella turbopuhallinmoottoria turbojet-moottorina, jossa on "ilmatakki". Alkuperäisen ydinmoottorin eteen on asennettu suuri tuuletin. Kun ilma tulee sisään, se jakautuu kahteen polkuun:
Pieni osa seuraa keskeistä "vanhaa polkua" (sisäkanava/ydin): puristus → palaminen → pakokaasu → työntövoiman muodostus.
Suuri osa seuraa ulompaa "uutta polkua" (ulompi kanava/ohituskanava): kiihdytetään vain tuulettimella → suorapoisto → työntövoiman muodostus (ja parempi polttoainetehokkuus).
[Kuva]
Turbopuhaltimen moottorin sisä- ja ulkokanavien toimintaperiaatteet (ydin- ja ohitusvirtaukset)
Avain on yhdessä numerossa: **ohitussuhde**. Tämä on lentokonemoottoreiden-ydinkonsepti. Yksinkertaisesti sanottuna se on ulomman kanavan läpi virtaavan ilman massan suhde sisäisen kanavan läpi virtaavan ilman massaan.
Ohitussuhde nolla → Suihkuturbiinimoottori
Matala ohitussuhde (esim. 0,2–0,3) → Hyvä nopea-nopeus → Käytetään hävittäjissä
Korkea ohitussuhde (esim. 8–9 tai suurempi) → Erittäin polttoainetehokas-, hiljainen → Käytetään siviililentokoneissa
Maailman suurimpien siviilikäyttöisten turbopuhallinmoottorien ohitussuhteet ovat nykyään yli 10. Toisin sanoen moottorin ytimessä palamisen kautta synnyttävän työntövoiman osuus on alle kymmenesosa kokonaismäärästä; loput 90 % työntövoimasta tulee massiivisen tuulettimen työntämästä ilmasta. Tämä on niiden tehon ja polttoainetehokkuuden yhdistelmän salaisuus.
[Kuva]
3
Potkuriturbiinimoottori: Lentoliikenteen "Hercules".
Monet ihmiset pitävät potkuriturbimoottoreita vanhoina{0}}mäntämoottoreina. Todellisuudessa ne ovat täysin erilaisia. Potkuriturbiinimoottori on pohjimmiltaan suihkumoottori, mutta se siirtää suurimman osan turbiinin tuottamasta tehosta ulkoiseen potkuriin alennusvaihteiston kautta.
Ilmaa pyörittävän potkurin synnyttämä vetovoima (työntövoima) on ensisijainen työntövoiman lähde, kun taas pakoputken heikolla pakokaasulla on vain apurooli. Pohjimmiltaan, jos ottaisit turbopuhallinmoottorin, paljastaisit sen suuren tuulettimen ulos ja vähentäisit sen pyörimisnopeutta, sinulla olisi käytännössä potkuriturbiinimoottori.
[Kuva]
Turboprop moottori
Potkuriturbiinin etuna on sen erittäin korkea hyötysuhde hitaalla-nopeuksilla lennoilla-se on jopa polttoainetehokkaampi- kuin turbotuuletin. Alle 600 km/h lentonopeuksilla potkuriturbiinimoottorilla on ylivoimainen etu.
Sen haitat ovat myös ilmeiset: se ei voi lentää kovin nopeasti ja tuottaa huomattavaa melua. Venäläinen Tu-95-pommikone, joka käyttää potkuriturbimoottoreita, tunnetaan tunnetusti lempinimeltään "Karhu". Kun potkuri pyörii suurella nopeudella, sen kärjet rikkovat äänivallin ja synnyttävät uskomattoman kovaa ääntä, jonka kerrotaan kuuluvan jopa 20 kilometrin päästä. Suuri nopeus yhdistettynä kuurouttavaan ääneen on yksinkertaisesti potkuriturbiinin yksi puoli.
Kuva
AEP500 potkuriturbiinimoottori
Potkuriturbiinit sopivat erityisen hyvin-hitaille---keskinopeisille-kuljetuskoneille, partiolentokoneille ja aluelentokoneille. Ne eivät vaadi suuria nopeuksia, mutta ne asettavat etusijalle polttoainetehokkuuden, alhaiset kustannukset ja minimaaliset kiitotievaatimukset. Monet potkuriturbiinikoneet voivat nousta ja laskeutua lyhyiltä, päällystämättömiltä kaistaleilta-, mikä on mahdotonta tavallisille kaupallisille lentokoneille.
4
Turboakselimoottorit: Rakennettu erityisesti helikoptereita varten
Peitetyn potkuriturbiinin ansiosta turboakselit ovat helppoja ymmärtää. Kun potkuriturbiini ohjaa tehonsa pyörittämään potkuria, turboakseli ohjaa sen pyörittämään helikopterin roottoria.
Kuva
Turboakselin moottori
Turboakselimoottoreilla on useita keskeisiä ominaisuuksia:
Erittäin korkea teho-/-painosuhde-ne ovat kompakteja ja kevyitä, mutta tarjoavat valtavan tehon. Tämä on ratkaisevan tärkeää helikoptereille; jokainen säästetty painokilo mahdollistaa ylimääräisen kilogramman hyötykuorman.
Kompakti rakenne-suunniteltu sopimaan helikopterin kapeaan runkoon.
Säädettävä pakokaasun suunta-toisin kuin muissa moottoreissa, joiden pakokaasujen on oltava taaksepäin, pakopolku voidaan räätälöidä helikopterin rungon sijoittelun mukaan.
Potkuriturbiinit ja turboakselit ovat pohjimmiltaan kaksi muunnelmaa samasta ydinmoottorista. Valmistajien on yksinkertaisesti muutettava lopullista tuotantomekanismia; sama ydinmoottori voi toimia potkuriturbiinina kiinteäsiipisissä-lentokoneissa tai turboakselina helikoptereissa. Ilmailuala harjoitti tällaista modulaarista suunnittelua kauan ennen kuin konseptista tuli trendi.
Selvitetään lopuksi näiden neljän tyypin väliset suhteet:
Suihkuturbiini: Esi-isä; puhtain muoto. Se tarjoaa suurimmat nopeudet, mutta kuluttaa eniten polttoainetta.
Turbofan: Parannettu versio. Se lisää suuren tuulettimen työntövoiman ja polttoainetehokkuuden tasapainottamiseksi, mikä tekee siitä nykyisen alan standardin.
Turboprop: Polttoaine{0}}tehokas versio. Se ohjaa kaiken tehon potkuriin ja tarjoaa erinomaisen taloudellisuuden alhaisemmilla nopeuksilla.
Turboakseli: Erikoisversio. Se muuntaa tehon akselin ulostuloksi erityisesti helikopterin roottoreiden käyttämiseksi. Mikään neljästä moottorityypistä ei ole luonnostaan muita parempi; jokaisella on oma areena ja oma tapansa menestyä.
