Sådan fungerer de 4 typer turbinemotorer

gasdrevne turbinemotorer er kommet langt siden 1903. Det var det første år, en gasturbine producerede nok strøm til at holde sig i gang. Designet blev udført af den norske opfinder Aegidus Elling, og det producerede 11 hestekræfter, hvilket var en massiv bedrift på det tidspunkt.

i disse dage kommer gasturbinemotorer i alle former og størrelser, og de fleste af dem producerer meget mere end 11 hestekræfter. Her er de 4 hovedtyper af turbinemotorer, samt fordele og ulemper ved hver.

1) turbojetmotor

Heinkel He 178, verdens første turbojetfly

turbojetmotorer var den første type gasturbinemotor opfundet. Og selvom de ser helt anderledes ud end den frem-og tilbagegående motor i din bil eller fly, fungerer de ved hjælp af den samme teori: indtag, kompression, kraft, udstødning.

Hvordan virker en Turbojet?

Turbojets fungerer ved at føre luft gennem 5 primære sektioner af motoren:

Trin 1: luftindtag
luftindtaget er i det væsentlige et rør foran motoren. Luftindtaget kan se enkelt ud, men det er utroligt vigtigt. Indsugningens opgave er at glat lede luft ind i kompressorbladene. Ved lave hastigheder skal den minimere tabet af luftstrøm ind i motoren, og ved supersoniske hastigheder skal den sænke luftstrømmen under Mach 1 (luften, der strømmer ind i en turbojet, skal være subsonisk, uanset hvor hurtigt flyet flyver).
Trin 2: kompressor
kompressoren drives af turbinen bag på motoren, og dens opgave er at komprimere den indkommende luft, hvilket øger luftens tryk markant. Kompressoren er en serie af ‘ventilatorer’, hver med mindre og mindre knive. Når luft passerer gennem hvert kompressortrin, bliver det mere komprimeret.
Trin 3: Næste op er forbrændingskammeret,hvor magien virkelig begynder at ske. Højtryksluften kombineres med brændstof, og blandingen antændes. Når brændstof / luftblandingen brænder, fortsætter den gennem motoren mod turbinen. 50 dele luft til hver 1 del brændstof (de fleste frem-og tilbagegående motorer kører overalt fra 6 til 1 til 18 Til 1). En af hovedårsagerne til, at turbiner kører denne magre, er, at der er behov for ekstra luftstrøm for at holde en turbojet kølig.
Trin 4: Turbine
turbinen er en anden serie af ‘ventilatorer’, der fungerer som en vindmølle, der absorberer energi fra den højhastighedsluft, der passerer gennem den. Turbinebladene er forbundet med og drejer en aksel, som også er forbundet med kompressorbladene foran på motoren. Turbjets ‘livskreds’ er næsten komplet.
Trin 5: udstødning (aka “jeg er ude her!”)
Den højhastighedsbrændte brændstof/luftblanding forlader motoren gennem en udstødningsdyse. Da højhastighedsluften kommer ud af motorens bagside, producerer den tryk og skubber flyet (eller hvad det er fastgjort til) fremad.

Turbojet afhentning:

• fordele:
• relativt simpelt design
• i stand til meget høje hastigheder
• optager lidt plads
• ulemper:
• højt brændstofforbrug
• højt
• dårlig ydelse ved lave hastigheder

2) turbopropmotor

King Air med turbopropmotorer

de næste tre typer turbinemotorer er alle former for turbojetmotoren, og vi starter med turbopropen. Turboprop er en turbojetmotor, forbundet til en propel gennem et gearsystem.

Hvordan virker en Turboprop?

Trin 1: turbojet drejer en aksel, der er forbundet til en gearkasse
Trin 2: en tandhjulskasse bremser spinding, og det langsomste bevægelige gear forbinder til propellen
Trin 3: propellen roterer gennem luften og producerer tryk ligesom din Cessna 172

Turboprop afhentning:

• fordele:
• meget brændstofeffektiv
• mest effektiv i midten af områdehastighed mellem 250-400 Knob
• mest effektive i mellemhøjder på 18.000-30.000 fod
• ulemper:
• begrænset fremadgående lufthastighed
• Gearingssystemer er tunge og kan nedbryde

3) turbofanmotor

nogle turbofanmotorer med bred krop kan producere mere end 100.000 pund tryk

Turbofans kombinerer det bedste fra begge dele af turbofan-motorerne. verdener mellem turbojets og turboprops. Og, du vil sandsynligvis se disse motorer, når du hovedet ud til lufthavnen for din næste flyselskab flyvning.

Hvordan virker en Turbofan?

Turbofans fungerer ved at fastgøre en kanalventilator foran på en turbojetmotor. Ventilatoren skaber ekstra tryk, hjælper med at afkøle motoren og sænker motorens støjudgang.

Trin 1: Indløbsluften er opdelt i to separate strømme. En strøm strømmer rundt om motoren (bypass-luft), mens den anden passerer gennem motorkernen.Trin 2: Bypass-luft passerer rundt om motoren og accelereres af en kanalventilator, der producerer yderligere tryk.
Trin 3: luft strømmer gennem turbojetmotoren og fortsætter produktionen af tryk.

Turbofan afhentning:

• Pros:
• brændstofeffektiv
• roligere end turbojets
• De ser fantastiske ud
• ulemper:
• tungere end turbojets
• større frontalareal end turbojets
• ineffektiv i meget høje højder

Pratt & hvid F100 turbofan med efterbrænder på en F-16

4) turbosakselmotor

klokke 206 helikopter med en motor, der ikke er i stand til at køre en turbosakselmotor

turboshaftmotorer bruges primært på helikoptere. Den største forskel mellem turbosaksler og turbojets er, at turbosakselmotorer bruger størstedelen af deres kraft til at dreje en turbine, snarere end at producere tryk ud på bagsiden af motoren.

Hvordan virker en Turboshaft?

Turboshafts er i det væsentlige en turbojetmotor med en stor aksel forbundet til bagsiden af den. Og da de fleste af disse motorer anvendes på helikoptere, at akslen er forbundet til rotorbladet transmission.

Trin 1: motoren fungerer som en turbojet, for det meste.
Trin 2: kraftakslen, der er fastgjort til turbinen, driver transmissionen.
Trin 3: transmissionen overfører rotation fra akslen til rotorbladet.Trin 4: helikopteren, gennem det meste ukendte og magiske midler, er i stand til at flyve gennem himlen.

Turboshaft afhentning:

• fordele:
• meget højere effekt / vægt-forhold end stempelmotorer
• typisk mindre end stempelmotorer
• ulemper:
• højt
• gearsystemer, der er tilsluttet akslen, kan være komplekse og nedbryde

4 typer motorer, baseret på det samme grundlæggende koncept

gasturbinemotorer er kommet langt i de sidste 100 år. Og mens turbojets, turboprops, turbofans og turboshafts alle har deres forskelle, er de måde, de producerer strøm på, stort set den samme: indtag, kompression, kraft og udstødning.