Turbojet vs Turbofan
Ένας turbojet είναι ένας αεριοστρόβιλος που αναπνέει αέρα και εκτελεί έναν κύκλο εσωτερικής καύσης κατά τη λειτουργία. Ανήκει επίσης στον τύπο κινητήρα αντίδρασης των κινητήρων πρόωσης αεροσκαφών. Ο Sir Frank Whittle του Ηνωμένου Βασιλείου και ο Hans von Ohain της Γερμανίας, ανέπτυξαν ανεξάρτητα την πρακτική ιδέα των κινητήρων στα τέλη της δεκαετίας του 1930, αλλά μόνο μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, ο κινητήρας jet έγινε μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος πρόωσης.
Ένας turbojet παρουσιάζει αρκετά μειονεκτήματα στην απόδοση σε υποηχητικές ταχύτητες, όπως η απόδοση και ο θόρυβος. Ως εκ τούτου, οι προηγμένες παραλλαγές κατασκευάστηκαν με βάση τους κινητήρες στροβιλοτζετ για να ελαχιστοποιηθούν αυτά τα προβλήματα. Οι turbofan αναπτύχθηκαν ήδη από τη δεκαετία του 1940, αλλά δεν χρησιμοποιήθηκαν λόγω μικρότερης απόδοσης μέχρι τη δεκαετία του 1960, όταν η Rolls-Royce RB.80 Conway έγινε ο πρώτος κινητήρας turbofan παραγωγής.
Περισσότερα για τον κινητήρα Turbojet
Ο κρύος αέρας που εισέρχεται μέσω της εισαγωγής συμπιέζεται σε υψηλή πίεση στα διαδοχικά στάδια ενός συμπιεστή αξονικής ροής. Σε έναν κοινό κινητήρα τζετ, η ροή του αέρα υφίσταται πολλά στάδια συμπίεσης και σε κάθε στάδιο, ανεβάζοντας την πίεση σε υψηλότερο επίπεδο. Οι σύγχρονοι κινητήρες turbojet μπορούν να παράγουν αναλογίες πίεσης έως και 20:1 λόγω προηγμένων σταδίων συμπιεστή σχεδιασμένων με αεροδυναμικές βελτιώσεις και μεταβλητή γεωμετρία συμπιεστή για την παραγωγή βέλτιστης συμπίεσης σε κάθε στάδιο.
Η πίεση του αέρα αυξάνει επίσης τη θερμοκρασία και όταν αναμιγνύεται με το καύσιμο παράγει ένα εύφλεκτο μείγμα αερίων. Η καύση αυτού του αερίου αυξάνει την πίεση και τη θερμοκρασία σε πολύ υψηλό επίπεδο (1200 oC και 1000 kPa) και το αέριο ωθεί μέσα από τα πτερύγια του στροβίλου. Στο τμήμα του στροβίλου, το αέριο ασκεί δύναμη στα πτερύγια του στροβίλου και περιστρέφει τον άξονα του στροβίλου. σε έναν κοινό κινητήρα τζετ, αυτό το έργο άξονα οδηγεί τον συμπιεστή του κινητήρα.
Στη συνέχεια το αέριο κατευθύνεται μέσω ενός ακροφυσίου και αυτό παράγει μεγάλη ποσότητα ώσης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός αεροσκάφους. Στην εξάτμιση, η ταχύτητα του αερίου μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου. Η λειτουργία του κινητήρα Jet διαμορφώνεται ιδανικά από τον κύκλο Brayton.
Οι turbojets είναι αναποτελεσματικοί σε πτήση χαμηλής ταχύτητας και η βέλτιστη απόδοση βρίσκεται πέρα από 2 Mach. Ένα άλλο μειονέκτημα των turbojet είναι ότι οι turbojet είναι εξαιρετικά θορυβώδεις. Ωστόσο, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στους πυραύλους κρουζ μεσαίας εμβέλειας λόγω της απλότητας της παραγωγής και της χαμηλής ταχύτητας.
Περισσότερα για τον κινητήρα Turbofan
Ο κινητήρας Turbofan είναι μια προηγμένη έκδοση του κινητήρα turbojet, όπου η εργασία του άξονα χρησιμοποιείται για να οδηγεί έναν ανεμιστήρα για να εισπράξει μεγάλες ποσότητες αέρα, να συμπιέσει και να κατευθύνει μέσω της εξάτμισης, για να δημιουργήσει ώση. Μέρος της εισαγωγής αέρα χρησιμοποιείται για την κίνηση του κινητήρα τζετ στον πυρήνα, ενώ το άλλο τμήμα κατευθύνεται χωριστά μέσω μιας σειράς συμπιεστών και κατευθύνεται μέσω του ακροφυσίου χωρίς να υποστεί καύση. Λόγω αυτού του έξυπνου μηχανισμού, οι κινητήρες turbofan είναι λιγότερο θορυβώδεις και προσφέρουν περισσότερη ώθηση.
High Bypass Engine
Ο λόγος παράκαμψης αέρα ορίζεται ως η αναλογία μεταξύ των ρυθμών ροής μάζας αέρα που αντλείται μέσω ενός δίσκου ανεμιστήρα που παρακάμπτει τον πυρήνα του κινητήρα χωρίς να υφίσταται καύση, προς τον ρυθμό ροής μάζας που διέρχεται από τον πυρήνα του κινητήρα που εμπλέκεται σε καύσης, για την παραγωγή μηχανικής ενέργειας για την κίνηση του ανεμιστήρα και την παραγωγή ώθησης. Σε ένα σχέδιο υψηλής παράκαμψης, το μεγαλύτερο μέρος της ώσης αναπτύσσεται από τη ροή παράκαμψης και στη χαμηλή παράκαμψη, είναι από τη ροή μέσω του πυρήνα του κινητήρα. Οι κινητήρες υψηλής παράκαμψης χρησιμοποιούνται συνήθως για εμπορικές εφαρμογές για τον λιγότερο θόρυβο και την απόδοση καυσίμου και οι κινητήρες χαμηλής παράκαμψης χρησιμοποιούνται όπου απαιτούνται υψηλότερες αναλογίες ισχύος προς βάρος, όπως στρατιωτικά μαχητικά αεροσκάφη.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Turbojet και Turbofan Engines;
• Οι στροβιλοκινητήρες ήταν ο πρώτος αεριοστρόβιλος που αναπνέει αέρα για τα αεροσκάφη, ενώ ο turbofan είναι μια προηγμένη παραλλαγή του turbojet που χρησιμοποιεί έναν κινητήρα τζετ για να οδηγεί έναν ανεμιστήρα για τη δημιουργία ώθησης (το turbofan έχει έναν αεριοστρόβιλο στον πυρήνα).
• Οι στροβιλοκινητήρες είναι αποδοτικοί σε υψηλότερες ταχύτητες (υπερηχητικά) και παράγουν μεγάλο θόρυβο, ενώ οι στροβιλοανεμιστήρες είναι αποτελεσματικοί τόσο σε υποηχητικές όσο και σε υπερηχητικές ταχύτητες και παράγουν λιγότερο θόρυβο.
• Οι στροβιλοκινητήρες χρησιμοποιούνται σε συγκεκριμένες στρατιωτικές εφαρμογές προς το παρόν, αλλά το turbofan παραμένει η πιο προτιμώμενη επιλογή πρόωσης τόσο για στρατιωτικά όσο και για εμπορικά αεροσκάφη.
• Στον στροβιλοκινητήρα, η ώση παράγεται καθαρά από την εξάτμιση από τον αεριοστρόβιλο ενώ, στους κινητήρες στροβίλου, ένα μέρος της ώσης παράγεται από τη ροή παράκαμψης.
Πηγή διαγράμματος:
en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg
