Sání vzduchuUpravit
Před kompresorem je zapotřebí sání neboli trubice, která pomáhá plynule směrovat vstupující vzduch na pohybující se lopatky kompresoru. Starší motory měly před pohyblivými lopatkami stacionární lopatky. Tyto lopatky rovněž pomáhaly usměrňovat vzduch na lopatky. Vzduch proudící do proudového motoru je vždy podzvukový, bez ohledu na rychlost samotného letadla.
Sání musí dodávat vzduch do motoru s přijatelně malým kolísáním tlaku (tzv. deformace) a po ztrátě co nejmenší energie na cestě (tzv. rekuperace tlaku). Nárůst tlaku v sání je příspěvkem sání k celkovému tlakovému poměru a tepelné účinnosti pohonné soustavy.
Sání nabývá na významu při vysokých rychlostech, kdy vytváří větší kompresi než kompresorový stupeň. Známým příkladem jsou pohonné systémy Concorde a Lockheed SR-71 Blackbird, kde příspěvek sání a motoru k celkové kompresi činil 63 %/8 % při rychlosti Mach 2 a 54 %/17 % při rychlosti Mach 3+. Sací otvory se pohybovaly od „nulové délky“ u turboventilátorové instalace Pratt & Whitney TF33 v Lockheedu C-141 Starlifter až po dva 65 stop dlouhé sací otvory na North American XB-70 Valkyrie, z nichž každý napájel tři motory s průtokem nasávaného vzduchu přibližně 800 lb/s.
KompresorEdit
Kompresor je poháněn turbínou. Otáčí se vysokou rychlostí, přidává proudu vzduchu energii a zároveň jej stlačuje (kompresuje) do menšího prostoru. Stlačováním vzduchu se zvyšuje jeho tlak a teplota. Čím menší je kompresor, tím rychleji se otáčí. Na velkém konci rozsahu se ventilátor GE-90-115 otáčí rychlostí přibližně 2 500 otáček za minutu, zatímco kompresor malého vrtulníkového motoru se otáčí rychlostí přibližně 50 000 otáček za minutu.
Kompresory dodávají vypouštěný vzduch z kompresoru do letadla, například pro systém řízení prostředí, proti námraze a natlakování palivové nádrže. Samotný motor potřebuje vzduch o různých tlacích a průtocích, aby mohl pracovat. Tento vzduch pochází z kompresoru a bez něj by se turbíny přehřívaly, mazací olej by unikal z dutin ložisek, axiální ložiska rotoru by se smekala nebo by byla přetížená a na příďovém kuželu by se tvořil led. Vzduch z kompresoru, tzv. sekundární vzduch, se používá k chlazení turbíny, utěsnění dutin ložisek, ochraně proti námraze a k zajištění toho, aby se axiální zatížení rotoru na jeho axiální ložisko předčasně neopotřebovalo. Dodávání výfukového vzduchu do letadla snižuje účinnost motoru, protože byl stlačen, ale pak se nepodílí na vytváření tahu. U Boeingu 787 poháněného turboventilátorem již není odvzdušňovací vzduch pro obsluhu letadla potřeba.
Typy kompresorů používané v proudových motorech byly obvykle axiální nebo odstředivé. První proudové kompresory měly nízké tlakové poměry do přibližně 5:1. Aerodynamická vylepšení, včetně rozdělení kompresoru na dvě samostatně rotující části, začlenění proměnných úhlů lopatek pro vstupní vodicí lopatky a statory a vypouštění vzduchu z kompresoru, umožnila pozdějším proudovým motorům mít celkové tlakové poměry 15:1 nebo vyšší. Pro srovnání, moderní civilní turboventilátorové motory mají celkové tlakové poměry 44:1 a více. Po výstupu z kompresoru vstupuje vzduch do spalovací komory.
Spalovací komoraEdit
Proces hoření ve spalovacím prostoru se výrazně liší od procesu v pístovém motoru. V pístovém motoru jsou hořící plyny omezeny na malý objem a s hořením paliva se zvyšuje tlak. V proudovém motoru hoří směs vzduchu a paliva ve spalovacím prostoru a prochází do turbíny v kontinuálním proudění bez nárůstu tlaku. Místo toho dochází ve spalovacím prostoru k malé tlakové ztrátě.
Směs paliva a vzduchu může hořet pouze v pomalu se pohybujícím vzduchu, proto je u palivových trysek udržována oblast zpětného proudění pro přibližně stechiometrické hoření v primární zóně. Dále se přivádí stlačený vzduch, který dokončí proces spalování a sníží teplotu produktů spalování na úroveň, kterou může přijmout turbína. Ke spalování se obvykle používá méně než 25 % vzduchu, protože k udržení teplotních limitů turbíny je zapotřebí celkově chudá směs.
TurbínaEdit
Horké plyny opouštějící spalovací zařízení expandují turbínou. Mezi typické materiály pro turbíny patří inconel a nimonic. Nejžhavější lopatky a lopatky turbíny v motoru mají vnitřní chladicí kanály. Těmi prochází vzduch z kompresoru, aby se teplota kovu udržela v mezích. Zbývající stupně chlazení nepotřebují.
V prvním stupni je turbína převážně impulsní (podobně jako Peltonovo kolo) a otáčí se vlivem nárazu proudu horkého plynu. Pozdější stupně jsou konvergentní kanály, které plyn urychlují. Energie se do hřídele přenáší výměnou momentu hybnosti opačným způsobem než v kompresoru. Energie vyvinutá turbínou pohání kompresor a příslušenství, jako jsou palivová, olejová a hydraulická čerpadla, která jsou poháněna převodovkou příslušenství.
TryskaUpravit
Za turbínou se plyny rozpínají přes výfukovou trysku a vytvářejí proud o vysoké rychlosti. U konvergentní trysky se potrubí postupně zužuje až k hrdlu. Tlakový poměr v trysce je u proudového motoru s turbodmychadlem při vyšším tahu dostatečně vysoký na to, aby se tryska zadusila.
Je-li však namontována konvergentně-divergentní de Lavalova tryska, umožňuje divergentní (zvětšující se průtočná plocha) část dosáhnout nadzvukové rychlosti plynů v divergentní části. Dodatečný tah je generován vyšší výslednou rychlostí výfukových plynů.
Zvýšení tahuEdit
Tah byl nejčastěji zvyšován u proudových motorů se vstřikováním vody/metanolu nebo přídavným spalováním, některé motory používaly obojí současně.
Vstřikování kapaliny bylo testováno na motoru Power Jets W.1 v roce 1941 nejprve s použitím čpavku, poté se přešlo na vodu a následně na vodu-metanol. Byl navržen systém pro testování této techniky v Glosteru E.28/39, ale nikdy nebyl namontován.
Přídavné spalováníEdit
Přídavné spalování neboli „reheat jetpipe“ je spalovací komora přidaná k ohřevu výfukových plynů turbíny. Spotřeba paliva je velmi vysoká, obvykle čtyřnásobná oproti hlavnímu motoru. Přídavné spalování se používá téměř výhradně u nadzvukových letadel, většinou vojenských. Dvě nadzvuková dopravní letadla, Concorde a Tu-144, rovněž používala přídavné spalování, stejně jako Scaled Composites White Knight, nosný letoun pro experimentální suborbitální kosmickou loď SpaceShipOne.
Přehřívání bylo letově vyzkoušeno v roce 1944 na motorech W.2/700 v letounu Gloster Meteor I.
.
Napsat komentář