Kaasukäyttöiset turbiinimoottorit ovat kulkeneet pitkän matkan vuodesta 1903. Se oli ensimmäinen vuosi, jolloin kaasuturbiini tuotti tarpeeksi voimaa pitääkseen itsensä käynnissä. Mallin toteutti Norjalainen keksijä Aegidus Elling, ja se tuotti 11 hevosvoimaa, mikä oli siihen aikaan valtava taidonnäyte.
nykyään kaasuturbiinimoottoreita on kaiken muotoisia ja kokoisia, ja useimmat niistä tuottavat paljon yli 11 hevosvoimaa. Tässä on 4 päätyyppiä turbiinimoottoreiden sekä etuja ja haittoja kunkin.
1) Suihkuturbiinimoottori
Heinkel He 178, maailman ensimmäinen suihkuturbiinimoottori
suihkuturbiinimoottorit olivat ensimmäinen keksitty kaasuturbiinimoottorityyppi. Ja vaikka ne näyttävät täysin erilaisilta kuin auton tai lentokoneen mäntämoottori, ne toimivat samalla teorialla: imu, puristus, teho, pakokaasu.
miten suihkuturbiini toimii?
Turbojetit toimivat johtamalla ilmaa moottorin 5 pääosan läpi:
Vaihe 1: ilmanotto
ilmanotto on käytännössä putki moottorin edessä. Ilmanotto voi näyttää yksinkertaiselta, mutta se on uskomattoman tärkeää. Imun tehtävänä on ohjata ilmaa sujuvasti kompressorin teriin. Pienillä nopeuksilla sen on minimoitava ilmavirran menetys moottoriin, ja yliääninopeuksilla sen on hidastettava ilmavirtaa Mach 1: n alapuolella (turbojetiin virtaavan ilman on oltava aliäänistä riippumatta siitä, kuinka nopeasti lentokone lentää).
Vaihe 2: Kompressori
kompressoria ohjaa moottorin takaosassa oleva turbiini, ja sen tehtävänä on puristaa sisään tulevaa ilmaa, jolloin ilman paine kasvaa merkittävästi. Kompressori on sarja ”puhaltimia”, joissa jokaisessa on pienemmät ja pienemmät terät. Kun ilma kulkee läpi kunkin kompressori vaiheessa, se saa enemmän pakattu.
Vaihe 3: Polttokammio
seuraavana vuorossa on polttokammio, jossa taikuus alkaa toden teolla tapahtua. Korkeapaineinen ilma yhdistetään polttoaineeseen,ja seos syttyy. Polttoaineen ja ilman seoksen palaessa se jatkaa moottorin läpi kohti turbiinia. Turbojetit kulkevat hyvin laiha, noin 50 osaa ilmaa joka 1 osa polttoainetta (useimmat mäntämoottorit toimivat missä tahansa 6-to-1 18-to-1). Yksi tärkeimmistä syistä, miksi turbiinit toimivat näin heikosti, on se, että tarvitaan ylimääräistä ilmavirtaa turbojetin pitämiseksi viileänä.
Vaihe 4: Turbiini
turbiini on toinen sarja ”puhaltimia”, jotka toimivat kuin tuulimylly imien energiaa sen läpi kulkevasta nopeasta ilmasta. Turbiinin lavat kytketään ja käännetään akseliin, joka on kytketty myös moottorin etuosassa oleviin kompressorilapoihin. Turbiinin ’elämän kiertokulku’ on lähes täydellinen.
Vaihe 5: Exhaust (aka ” I ’ m outta here!”)
suurella nopeudella palanut polttoaine / ilma-seos poistuu moottorista pakokaasusuuttimen kautta. Kun nopea ilma poistuu Moottorin takaosasta, se tuottaa työntövoimaa ja työntää lentokonetta (tai mitä se sitten onkin kiinnitetty) eteenpäin.
Turbojet takeaway:
- plussat:
- suhteellisen yksinkertainen rakenne
- kykenee hyvin suuriin nopeuksiin
- vie vähän tilaa
suuri polttoaineenkulutus
2) potkuriturbiinimoottori
King Air potkuriturbiinimoottoreilla
seuraavat kolme turbiinimoottorityyppiä ovat kaikki turbojetimoottorin muodot, ja aloitetaan potkuriturbiinimoottorilla. Potkuriturbiini on turbojet-moottori, joka on kytketty potkuriin vaihteiston kautta.
miten potkuriturbiini vaikuttaa?
Vaihe 1: turbojetti pyörittää akselia, joka on kytketty vaihdelaatikkoon
Vaihe 2: vaihdelaatikko hidastaa pyörimistä, ja hitain liikkuva vaihde kytkeytyy potkuriin
Vaihe 3: potkuri pyörii ilmassa tuottaen työntövoimaa aivan kuten Cessna 172
Potkuriturbiinilähtö:
- plussat:
- erittäin polttoainetaloudellinen
- tehokkain keskialueen nopeudella 250-400 solmun välillä
- tehokkainta keskimatkan 18 000-30 000 jalan korkeudessa
- cons:
- rajoitettu etuilmanopeus
- Vaihteistojärjestelmät ovat raskaita ja voivat hajota
3) Turbofanimoottori
jotkut laajarunkoiset turbofanimoottorit voivat tuottaa yli 100 000 paunan työntövoiman
Turbofanit yhdistävät molempien maailmojen parhaat puolet suihkuturbiineja ja potkuriturbiineja. Ja, luultavasti näet nämä moottorit, kun suunnata ulos lentokentälle teidän seuraava lento.
miten Turbofaani vaikuttaa?
Turbofanit toimivat kiinnittämällä suihkuturbiinimoottorin keulaan kanisteri. Tuuletin luo lisää työntövoimaa, auttaa jäähdyttämään moottoria ja alentaa moottorin melutehoa.
Vaihe 1: Tuloilma jaetaan kahteen erilliseen puroon. Yksi virta kulkee moottorin ympäri (ohitusilma), kun taas toinen kulkee moottorin ytimen läpi.
Vaihe 2: Ohitusilma kulkee moottorin ympäri ja sitä kiihdytetään kanavapuhaltimella tuottaen lisätyövoimaa.
Vaihe 3: ilma virtaa turbojet-moottorin läpi jatkaen työntövoiman tuotantoa.
Turbofan takeaway:
- plussat:
- polttoainetehokkaat
- hiljaisemmat kuin turbojetit
- miinat:
- raskaammat kuin turbojetit
- suurempi etupinta-ala kuin turbojetit
- tehoton hyvin korkealla
- plussat:
- paljon suurempi teho-painosuhde kuin mäntämoottoreilla
- tyypillisesti pienempi kuin mäntämoottoreilla
- miinukset:
- kova
- akselille kytketyt vaihteistot voivat olla monimutkaisia ja hajota
Pratt &Whitney F100 turbofan with Afterburner on an F-16
4) turboshaft-Moottori
Bell 206-helikopteri turboshaft-moottorilla
turboshaft-moottoreita käytetään pääasiassa helikoptereissa. Suurin ero turbosafttien ja turbojettien välillä on se, että turbosaftin moottorit käyttävät valtaosan tehostaan turbiinin kääntämiseen sen sijaan, että tuottaisivat työntövoimaa ulos moottorin takaosasta.
miten Turboshaft vaikuttaa?
Turboshaftit ovat pohjimmiltaan turbojet-moottoreita, joiden takaosaan on kytketty suuri akseli. Ja koska suurinta osaa moottoreista käytetään helikoptereissa, tuo akseli on kytketty roottorinlavan vaihteistoon.
Vaihe 1: moottori toimii suurimmaksi osaksi turbojetin tavoin.
Vaihe 2:turbiiniin kiinnitetty voimansiirto toimii.
Vaihe 3: vaihteisto siirtää pyörimisen akselilta roottorin lapaan.
Vaihe 4: helikopteri pystyy enimmäkseen tuntemattomin ja maagisin keinoin lentämään taivaan halki.
Turboshaft takeaway:
4 eri moottorityyppiä, jotka perustuvat samaan peruskonseptiin
Kaasuturbiinimoottorit ovat päässeet pitkälle viimeisen 100 vuoden aikana. Ja vaikka suihkuturbiineilla, potkuriturbiineilla, turbofaneilla ja turboshafteilla on kaikilla omat eroavaisuutensa, niiden tapa tuottaa tehoa on pohjimmiltaan sama: imu, puristus, teho ja pakokaasu.
Become a better pilot.
Subscribe to get the latest videos, articles, and quizzes that make you a smarter, safer pilot.
