Admisie de aerEdit
Este necesară o admisie, sau un tub, în fața compresorului pentru a ajuta la direcționarea ușoară a aerului care intră în paletele compresorului în mișcare. Motoarele mai vechi aveau palete staționare în fața paletelor în mișcare. Aceste palete ajutau, de asemenea, la direcționarea aerului pe palete. Aerul care intră într-un turboreactor este întotdeauna subsonic, indiferent de viteza aeronavei în sine.
Admisia trebuie să furnizeze aer către motor cu o variație acceptabil de mică a presiunii (cunoscută sub numele de distorsiune) și după ce a pierdut cât mai puțină energie pe drum (cunoscută sub numele de recuperare a presiunii). Creșterea presiunii berbecului în admisie reprezintă contribuția admiterii la raportul global de presiune și la eficiența termică a sistemului de propulsie.
Admisia capătă importanță la viteze mari când generează mai multă compresie decât etajul compresorului. Exemple bine cunoscute sunt sistemele de propulsie ale Concorde și Lockheed SR-71 Blackbird, unde contribuțiile admisiunii și ale motorului la compresia totală au fost de 63%/8% la Mach 2 și de 54%/17% la Mach 3+. Prizele de admisie au variat de la „lungime zero” pe instalația de turbosuflante Pratt & Whitney TF33 de pe Lockheed C-141 Starlifter, până la prizele duble, lungi de 65 de picioare, de pe North American XB-70 Valkyrie, fiecare alimentând trei motoare cu un debit de aer de admisie de aproximativ 800 lb/sec.
CompresorEdit
Compresorul este acționat de turbină. Acesta se rotește la viteză mare, adăugând energie fluxului de aer și, în același timp, îl stoarce (comprimă) într-un spațiu mai mic. Comprimarea aerului crește presiunea și temperatura acestuia. Cu cât compresorul este mai mic, cu atât mai repede se rotește. La capătul mare al gamei, ventilatorul GE-90-115 se rotește cu aproximativ 2.500 de rotații pe minut, în timp ce un compresor mic de motor de elicopter se rotește cu aproximativ 50.000 de rotații pe minut.
Turbojeturile furnizează aerul de purjare de la compresor către aeronavă pentru sistemul de control al mediului, antigivrare și presurizarea rezervorului de combustibil, de exemplu. Motorul în sine are nevoie de aer la diferite presiuni și debite pentru a se menține în funcțiune. Acest aer provine de la compresor și, fără el, turbinele s-ar supraîncălzi, uleiul de lubrifiere s-ar scurge din cavitățile rulmenților, rulmenții axiali ai rotorului ar patina sau ar fi suprasolicitați și s-ar forma gheață pe conul nazal. Aerul de la compresor, numit aer secundar, este utilizat pentru răcirea turbinei, pentru etanșarea cavităților rulmenților, pentru antiîngheț și pentru a se asigura că sarcina axială a rotorului pe rulmentul axial al acestuia nu îl va uza prematur. Alimentarea aeronavei cu aer de purjare scade eficiența motorului, deoarece acesta a fost comprimat, dar apoi nu contribuie la producerea de împingere. Aerul de purjare pentru serviciile aeronavei nu mai este necesar la Boeing 787 cu turbosuflante.
Tipurile de compresoare utilizate la turboreactoare erau de obicei axiale sau centrifuge. Compresoarele turboreactoarelor timpurii aveau rapoarte de presiune scăzute de până la aproximativ 5:1. Îmbunătățirile aerodinamice, inclusiv divizarea compresorului în două părți care se rotesc separat, încorporarea unor unghiuri variabile ale lamelelor pentru paletele de ghidare a intrării și statorii, precum și evacuarea aerului din compresor au permis turboreactoarelor ulterioare să aibă rapoarte de presiune globale de 15:1 sau mai mult. Pentru comparație, turbosuflantele civile moderne au rapoarte de presiune totală de 44:1 sau mai mult. După ce părăsește compresorul, aerul intră în camera de combustie.
Camera de combustieEdit
Procesul de ardere în camera de combustie este semnificativ diferit de cel dintr-un motor cu piston. Într-un motor cu piston, gazele de ardere sunt limitate la un volum mic și, pe măsură ce combustibilul arde, presiunea crește. Într-un turboreactor, amestecul de aer și combustibil arde în camera de combustie și trece prin turbină într-un proces de curgere continuă, fără creștere de presiune. În schimb, în camera de combustie are loc o mică pierdere de presiune.
Mestecul aer-combustibil poate arde numai în aerul care se mișcă lent, astfel încât o zonă de flux invers este menținută de duzele de combustibil pentru arderea aproximativ stoichiometrică în zona primară. Se introduce în continuare aer comprimat care finalizează procesul de ardere și reduce temperatura produselor de ardere la un nivel pe care turbina îl poate accepta. Mai puțin de 25% din aer este utilizat în mod obișnuit pentru ardere, deoarece este necesar un amestec general sărac pentru a se menține în limitele de temperatură ale turbinei.
TurbineEdit
Gazele fierbinți care părăsesc camera de ardere se dilată prin turbină. Materialele tipice pentru turbine includ inconel și Nimonic. Cele mai fierbinți palete și palete de turbină dintr-un motor au pasaje interne de răcire. Aerul de la compresor este trecut prin acestea pentru a menține temperatura metalului în limite. Etapele rămase nu au nevoie de răcire.
În prima etapă, turbina este în mare parte o turbină de impuls (asemănătoare cu o roată Pelton) și se rotește din cauza impactului curentului de gaz fierbinte. Etapele ulterioare sunt conducte convergente care accelerează gazul. Energia este transferată în arbore prin schimb de impulsuri, în mod opus transferului de energie în compresor. Puterea dezvoltată de turbină antrenează compresorul și accesoriile, cum ar fi pompele de combustibil, de ulei și hidraulice care sunt acționate de cutia de viteze accesorie.
DuzaEdit
După turbină, gazele se extind prin duza de evacuare producând un jet de mare viteză. Într-o duză convergentă, conducta se îngustează progresiv până la un gât. Raportul de presiune al duzei la un turboreactor este suficient de mare la setări de împingere mai mari pentru a provoca înecarea duzei.
Dacă, totuși, este montată o duză convergent-divergentă de Laval, secțiunea divergentă (creșterea ariei de curgere) permite gazelor să atingă o viteză supersonică în secțiunea divergentă. O împingere suplimentară este generată de viteza de evacuare mai mare rezultată.
Creșterea împingeriiEdit
Puterea a fost cel mai frecvent crescută în turboreactoare cu injecție de apă/metanol sau cu postcombustie.Unele motoare le foloseau pe amândouă în același timp.
Injecția de lichid a fost testată pe Power Jets W.1 în 1941 folosind inițial amoniac înainte de a se trece la apă și apoi la apă-metanol. Un sistem pentru a testa tehnica pe Gloster E.28/39 a fost conceput, dar nu a fost niciodată montat.
AfterburnerEdit
O postcombustie sau „jetpipe de reîncălzire” este o cameră de combustie adăugată pentru a reîncălzi gazele de eșapament ale turbinei. Consumul de combustibil este foarte mare, de obicei de patru ori mai mare decât cel al motorului principal. Postcombustiile sunt utilizate aproape exclusiv pe aeronave supersonice, majoritatea fiind aeronave militare. Două avioane de linie supersonice, Concorde și Tu-144, au folosit, de asemenea, postcombustii, la fel ca și Scaled Composites White Knight, o aeronavă purtătoare pentru nava spațială suborbitală experimentală SpaceShipOne.
Reîncălzirea a fost testată în zbor în 1944 pe motoarele W.2/700 de pe un Gloster Meteor I.
.
Lasă un răspuns