انواع موتور توربوفن-تفاوت توربوفن با توربوجت

انواع موتور توربوفن-تفاوت توربوفن با توربوجت

اصول کار موتور توربوفن.
توربوفن نوعی موتور جت است که در آن بخش بزرگی از هوای مکیده شده بدون رفتن به اتاق احتراق از روزنه انتهائی خارج می‌شود. این نوع موتور برای سرعت‌های متوسط مناسب است و به‌همین دلیل موتور بیش‌تر هواپیماهای جت مسافری توربوفن است.

توربوفن یک کمپرسورفن بسیار بزرگ در جلوی موتور دارد که نسبت زیادی از هوا پس از عبور از فن از فاصلهٔ بین فن و پوسته عبور کرده در انتهای موتور با گازهای داغ خروجی موتور یکی می‌شوند و نیروی پیشرانه را افزایش می‌دهد. توربوفن‌ها کارایی بهتری نسبت به توربوجت‌های ساده دارند؛ زیرا به حجم زیادی از هوا که از فن عبور می‌کند شتاب داده می‌شود و با توجه به هوای کمی که از هستهٔ موتور عبور می‌کند، نیروی پیشرانهٔ زیادی تولید می‌کند.

موتورهای توربوفن و توربوجت در اعداد ماخ کم، ضربهٔ ویژه بالایی دارند. این موتورها می‌توانند با تولید حرارت کم در مدت‌زمان طولانی با سوختی کم و نزدیک به سطح زمین به پرواز ادامه دهند. همین باعث می‌شود که امکان ردیابی آن‌ها توسط حسگرهای حرارتی و یا رادارهای زمین بسیار کم باشد. در بسیاری از هواپیماهای نظامی نوین مانند F 15 و F 16 و F 22 از موتورهای توربوفن استفاده شده‌است. لازم به ذکر است بهینهٔ سرعت این نوع موتورها تا سرعت ۲ ماخ است.

موتور های توربوفن را به انواع مختلف تقسیم می کنند.

۱٫کنارگذر با نسبت بالا

۲٫ کنارگذر با نسبت متوسط

۳٫ کنارگذر با نسبت پایین

Bypass در واقع نسبت جرمی هوای عبوری از پوسته به هوایی است که وارد هسته می شود.

۱) کنار گذر بالا (high bypass)

این نوع از موتور ها که بای پس انها بین ۴ تا ۱۵ است بیشتر در هواپیما های مسافری، باری و تجاری کاربرد دارند. دلیل ان هم بازده بالای انها است. در واقع نسبت نیروی تراست به جرم سوخت مصرفی در این موتورها بالاترین مقدار است پس در هواپیماهایی که به مدت طولانی پرواز میکنند و مصرف سوخت ان ها اهمیت زیادی دارد، استفاده می شوند، هواپیماهایی مثل B747 یا A340

موتور با bypass بالا، آلودگی صوتی کمتری دارد زیرا هوای سردی که از نازل خروجی آن بیرون می آید همانند یک عایق صدا، از انتشار نویزهای صوتی جلوگیری می کند. همانطور که میدانید کاهش نویز صوتی در صنعت هوانوردی یکی از دغدغه های طراحانپیشرانش  و سازندگان هواپیماست.

در این موتور ها همچنین به دلیل زیاد بودن بای پس  تراست معکوس بیشتری تولید می شود ولی هر چه بای پس بیشتر باشد برای trust reverse به تجهزات پیچیده تری مثل پره های متحرک نیاز هست که این خود باعث افزایش وزن می شود. از ایرادات این نوع موتورها محدودیت سرعت ان ها است (۰٫۷۵تا ۰٫۹ ماخ  ) و نمی توانند در سرعت های بالا پرواز کنند. از ایرادات دیگر این موتور ها میتوان به حجم زیاد و وزن زیاد ان ها اشاره کرد.

کنار گذر بالا (high bypass)-موتور توربوفن

موتور a380

۲) کنارگذر متوسط medium bypass

دارای بای پس ۲ تا ۴ هستند. این نوع از موتورها، بیشتر در هواپیماهای مسافربری کوچکتر استفاده می شوند. برای مثال هواپیماهای تجاری و شخصی (بیزنس جت) که معمولا در حدود ۶ تا ۲۰ نفر سرنشین دارند از این نمونه موتورها بهره می برند. در تصویر زیر هواپیمای beechcraft hawker رو می بینید که از نوع بیزنس جت هست.

۳) کنارگذر پایین

این موتور بای پاس حدود ۲ دارند و برای سرعت های بالاتر طراحی شدند و دارای فن کوچکتر و در نتیجه دبی جرمی کمتری هستند. در این موتور ها معمولا از دو یا سه فن کوچک تر استفاده می شود و اندازه و وزن کمتری دارند. همچنین از afterburner در ان ها استفاده میشود که در مواقع خاص مثل برخاست سریع و افزایش زیاد سرعت از ان استفاده میشود. در واقع کاربرد موتور با کنارگذر کوچک غالبا در جنگنده هاست. مثلا اگر به موتور جنگنده F14 دقت کنید متوجه می شوید که موتور آن مدل جنرال الکتریک f 110 هست که یک موتور با نسبت کنارگذر پایین در حدود ۰٫۸۵ است.

اجزای :

همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، هر موتور توربوفن از قسمت های زیر تشکیل شده:

کنارگذر پایین-اجزای موتور توربوفن

۱) فن

فن به مجموعه ای از پره های دوار گفته می شود که باعث افزایش سرعت و فشار سیال میگردد و فن با دوران خود هوا را به داخل موتور هدایت می کند. قسمتی از هوا سمت هسته مرکزی موتور به منظور تامین اکسیژن برای احتراق می رود و قسمتی از ان هم از پوسته موتور عبور می کند و علاوه بر خنک کردن موتور قسمت اعظمی از نیروی تراست را تولید میکند.

۲) کمپرسور

کمپرسور وظیفه افزایش فشار هوا را بر عهده دارد و به دو نوع محوری (axial) و مرکزی یا سانتریفیوژ (centrifugal) تقسیم می شود. کمپرسور مرکزی از چند پله یا اصطلاحا طبقه تشکیل می شود و فشار هوا را در چند مرحله افزایش می دهد. کمپرسور فشار هوا را تا چند ده برابر فشار هوا افزایش میدهد و نقش بسیار مهمی در عملکرد توربوماشین دارد چون یکی از عوامل مهم در بازده توربوماشین ها فشار هوای ورودی به محفظه احتراق است.

۳) محفظه احتراق

محفظه احتراق محل مخلوط شدن سوخت و  هوا و اشتعال ان هاست. مهم ترین مشکلی که در محفظه احتراق با ان مواجه اند فشار بالا و دمای بالای ان است که استفاده از مواد خاصی را دران میطلبد…

۴) توربین

توربین، وظیفه گرداندن اجزای موتور به وسیله جذب انرژی گاز را بر عهده دارد و مانند کمپرسور از چند طبقه تشکیل شده است و تعداد ان ها  از کمپرسور کمتر است. توربین نیز در قسمت های مختلف با سرعت های مختلفی دوران می کند و مثلا توربین پرفشار به کمپرسور پرفشار و توربین کم فشار به کمپرسور کم فشار متصل است. در بعضی طبقات توربین دمای گاز عبوری تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد بالای نقطه ذوب فلز به کار رفته میرسد! باید در قسمت های بعد دید که چطور این پدیده ممکن شده است….

No votes yet.
Please wait...