gasdrivna turbinmotorer har kommit långt sedan 1903. Det var det första året som en gasturbin producerade tillräckligt med kraft för att hålla sig igång. Designen utfördes av den norska uppfinnaren Aegidus Elling, och den producerade 11 hästkrafter, vilket var en enorm prestation vid den tiden.
dessa dagar kommer gasturbinmotorer i alla former och storlekar, och de flesta producerar mycket mer än 11 hästkrafter. Här är de 4 huvudtyperna av turbinmotorer, liksom fördelarna och nackdelarna med var och en.
1) turbojetmotor
Heinkel He 178, världens första turbojetflygplan
turbojetmotorer var den första typen av gasturbinmotor som uppfanns. Och även om de ser helt annorlunda ut än den fram-och återgående motorn i din bil eller flygplan, fungerar de med samma teori: intag, kompression, kraft, avgaser.
Hur fungerar en Turbojet?
Turbojets fungerar genom att passera luft genom 5 primära delar av motorn:
Steg 1: luftintag
luftintaget är i huvudsak ett rör framför motorn. Luftintaget kan se enkelt ut, men det är oerhört viktigt. Insugningens uppgift är att smidigt rikta luft in i kompressorbladen. Vid låga hastigheter måste den minimera förlusten av luftflöde i motorn, och vid supersoniska hastigheter måste den sakta ner luftflödet under Mach 1 (luften som strömmar in i en turbojet måste vara subsonisk, oavsett hur snabbt flygplanet flyger).
steg 2: kompressor
kompressorn drivs av turbinen på baksidan av motorn, och dess uppgift är att komprimera den inkommande luften, avsevärt öka luftens tryck. Kompressorn är en serie ’fläktar’, var och en med mindre och mindre blad. När luft passerar genom varje kompressorsteg blir det mer komprimerat.
steg 3: Förbränningskammaren
Nästa upp är förbränningskammaren, där magin verkligen börjar hända. Högtrycksluften kombineras med bränsle och blandningen antänds. När bränsle / luftblandningen brinner fortsätter den genom motorn mot turbinen. Turbojets kör mycket mager, med cirka 50 delar luft till varje 1 del av bränslet (de flesta fram-och återgående motorer går var som helst från 6 till 1 till 18 till 1). En av de främsta anledningarna till att turbiner kör denna Magra är att extra luftflöde behövs för att hålla en turbojet cool.
steg 4: Turbin
turbinen är en annan serie av ’fläktar’, som fungerar som en väderkvarn, absorbera energi från den höga hastigheten luft som passerar genom den. Turbinbladen är anslutna till och vrider en axel, som också är ansluten till kompressorbladen på framsidan av motorn. Turbjet ’ s ’circle of life’ är nästan komplett.Steg 5: Avgas (aka”jag är härifrån!”)
Den höghastighetsbrända bränsle / luftblandningen lämnar motorn genom ett avgasmunstycke. När höghastighetsluften lämnar baksidan av motorn, producerar den dragkraft och skjuter flygplanet (eller vad det är anslutet till) framåt.
Turbojet takeaway:
- fördelar:
- relativt enkel design
- kan mycket höga hastigheter
- tar liten plats
- nackdelar:
- hög bränsleförbrukning
- högt
- dålig prestanda vid låga hastigheter
- fördelar:
- mycket bränsleeffektiv
- mest effektiv vid mellanklass hastighet mellan 250-400 knop
- mest effektiva vid mellanhöjder på 18 000-30 000 fot
- nackdelar:
- begränsad framåt hastighet
- Gearing system är tunga och kan bryta ner
- fördelar:
- bränsleeffektiv
- tystare än turbojets
- de ser fantastiska ut
- nackdelar:
- tyngre än turbojets
- större frontalare än turbojets
- ineffektiv vid mycket höga höjder
- fördelar:
- mycket högre effekt / vikt-förhållande än kolvmotorer
- vanligtvis mindre än kolvmotorer
- nackdelar:
- högt
- växelsystem anslutna till axeln kan vara komplexa och bryta ner
2) turbopropmotor
King Air med turbopropmotorer
de följande tre typerna av turbinmotorer är alla former av turbojetmotorn, och vi börjar med turboprop. Turboprop är en turbojetmotor, ansluten till en propeller via ett växelsystem.
Hur fungerar en Turboprop?
Steg 1: turbojet snurrar en axel, som är ansluten till en växellåda
steg 2: en växellåda saktar ner snurrningen och det långsammaste rörliga växeln ansluts till propellern
steg 3: propellern roterar genom luften och producerar dragkraft precis som din Cessna 172
Turboprop takeaway:
3) Turbofan Motor
vissa wide body turbofan motorer kan producera mer än 100.000 pounds av dragkraft
Turbofans kombinera det bästa av två världar mellan turbojets och turboprops. Och du kommer förmodligen att se dessa motorer när du går ut till flygplatsen för ditt nästa flygbolag.
Hur fungerar en Turbofan?
turbofläktar fungerar genom att fästa en kanalfläkt på framsidan av en turbojetmotor. Fläkten skapar ytterligare dragkraft, hjälper till att kyla motorn och sänker motorns ljudutgång.
Steg 1: inloppsluften är uppdelad i två separata strömmar. En ström strömmar runt motorn (bypassluft), medan den andra passerar genom motorkärnan.steg 2: Bypass-luft passerar runt motorn och accelereras av en kanalfläkt, vilket ger ytterligare dragkraft.
steg 3: luft strömmar genom turbojetmotorn, fortsätter produktionen av dragkraft.
Turbofan takeaway:
Pratt&Whitney F100 turbofläkt med efterbrännare på en F-16
4) turbosaxelmotor
Bell 206 helikopter med turbosaxelmotor
turbosaxelmotorer används främst på helikoptrar. Den största skillnaden mellan turbosaxlar och turbojets är att turbosaxelmotorer använder majoriteten av sin kraft för att vrida en turbin, snarare än att producera dragkraft på baksidan av motorn.
Hur fungerar en Turboshaft?
Turbosaxlar är i huvudsak en turbojetmotor med en stor axelanslutning på baksidan av den. Och eftersom de flesta av dessa motorer används på helikoptrar, är den axeln ansluten till rotorbladets överföring.
Steg 1: motorn fungerar som en turbojet, för det mesta.steg 2: kraftaxeln fäst vid turbinen Driver överföringen.steg 3: överföringen överför rotation från axeln till rotorbladet.steg 4: helikoptern, genom mestadels okända och magiska medel, kan flyga genom himlen.
Turboshaft takeaway:
4 typer av motorer, baserade på samma grundkoncept
gasturbinmotorer har kommit långt under de senaste 100 åren. Och medan turbojets, turboprops, turbofans och turbosaxlar alla har sina skillnader, är de sätt som de producerar kraft i huvudsak samma: intag, kompression, kraft och avgaser.
bli en bättre pilot.
Subscribe to get the latest videos, articles, and quizzes that make you a smarter, safer pilot.
