بررسی موتور جت توربوفن و اجزای سازنده

قیمت ورق استیل؛ فروش انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در آلیاژ و ضخامت های مختلف. با حرفه ای ها خرید کنید تلفن: 35089-021

فهرست موضوعات

تاریخچه

موتور جت هواپیما با محوریت تولید هوای داغ پرفشار توسط خلبانی انگلیسی به نام فرانک ویتل اختراع شد. او در سال 1907 در شهر کاونتری به دنیا آمد و در سن 26 سالگی به عنوان خدمه پرواز به نیروی هوایی سلطنتی انگلستان پیوست و سپس با قبولی در آزمون خلبانی، وارد دانشکده نیروی هوایی سلطنتی شد. ویتل خلبانی بی پروا بود و از این نظر شهرت فراوانی بدست آورد. وی پس از دفاع از پایان نامه خود با عنوان "پیشرفت های آتی در طراحی هواپیما" از دانشگاه فارغ التحصیل شد. ویتل پس از فارغ التحصیلی به گردان جنگ ملحق شد و در وقت آزاد خود به مطالعه در مورد اصول طراحی موتور توربوجت پرداخت. وی سپس توسط یکی از اساتید پرواز به نیروی هوایی و کارخانه ای خصوصی و متخصص در زمینه تولید توربین معرفی گردید. ویتل ایده موتور جت را ثبت انحصاری کرد و با تاسیس کارخانه ای به نام "پاور جت"، به ساخت و آزمایش اختراع خود پرداخت. پروژه ویتل با شروع جنگ جهانی دوم دستخوش پیشرفت های زیادی شد. نیروى هوایى سفارش ساخت موتور جت جدیدى را به شركت پاور جت داد. ویتل همچنین آمریكایى ها را در تكمیل موفقیت آمیز اولین نمونه موتور جت یارى داد. كتاب او با عنوان "جت، داستان یك پیشرو" در سال 1953 منتشر گردید. ویتل در سال 1977 استاد تحقیق آكادمى فنون و علوم هوایى آمریكا در آناپولیس مریلند شد و در نهایت در سال 1996در همان شهر چشم از جهان فروبست.

نحوه کار موتورهای جت

موتور جت وسیله ای واکنش-محور می باشد که بر اساس قانون سوم نیوتون کار می کند، به طوری که سیال در آن با سرعت بالا به گردش در می آید. این، تعریفی کلی از مجموعه ی موتورهای جت و زیرشاخه های آن مانند توربوفن ها می باشد. عموماً بیشتر موتورهای جت از نوع موتورهای احتراق داخلی می باشند. در کاربردهای عمومی، اصطلاح "موتور جت" به یک توربین گازی اتلاق می شود که از داخل احتراق می یابد. این موتور با استفاده از یک متراکم کننده ی گردشی به کار می افتد (نیروی آن از توربین تامین می شود). اولین موتورهای جت چنین ساختاری داشتند.
موتورهای جت برخلاف انواع پیستونی، با چرخش مداوم توربین و کمپرسور، نیروی محرکه را تامین می کنند، در نتیجه بازده بالاتر و صدای کمتری نسبت به موتورهای پیستونی تولید می کنند (در موتور پیستونی نیروی محركه از طریق یک پیستون كه در یك سیلندر، بالا و پایین می شود تامین می گردد). موتورهای جت از سه قسمت اصلی کمپرسور، محفظه احتراق و توربین تشکیل می شوند. موتور در ناحیه انتهایی آن قرار دارد و نیروی محرکه ی مورد نیاز کمپرسور را از طریق یک یا چندین میله تامین می کند. در واقع، تمام موتور های جت که دارای توربین اند، نوع پیشرفته تری از مدل های مشابهی هستند که در گذشته استفاده می شدند. البته موتورهای توربین گازی عمدتاً برای تولید برق استفاده می شد و کاربردی در زمینه تولید نیروی رانش نداشتند.

عملکرد موتورهای جت بر این اساس است که هوا از ناحیه ورودی وارد موتور جت می شود و سپس با چرخاندن توربین، نیروی لازم برای مکش هوا برای چرخه بعدی را آماده کرده و سپس از خروجی خارج می شود. در چنین حالتی، فشار و سرعت هوای خروجی بدون نظر گرفتن عامل اصطکاک، با سرعت و فشار هوای ورودی برابر می باشد. چرخه فعالیت موتورهای جت مداوم می باشد، بدین معنی که هوا با ورود به داخل کمپرسور، به سمت توربین عقب موتور می رود و همراه با خروج خود، آن را نیز به حرکت در می آورد، یعنی نیروی مورد نیاز مکش در واقع توسط توربین انتهایی موتور تولید گردیده است و بدین شکل است که همزمان با ورود هوا به کمپرسور، توربین نیز به وسیله نیروی تولید شده توسط چرخه قبلی در حال چرخش بوده و نیروی آن به کمپرسور منتقل می گردد. در این فرآیند، نیروی تولید شده توسط این سیکل مجدداً به توربین منتقل شده و نیروی لازم برای ادامه ی کار آن فراهم می گردد.

موتور جت توربوفن

موتورهای جت دارای انواع مختلفی از جمله توربوجت، توربو فن و توربوپراپ می باشد که در این قسمت به بررسی نوع توربوفن پرداخته می شود. موتورهای توربوفن دارای عملکردی مابین موتورهای توربوجت و توربوپراپ هستند. بازده موتورهای توربوفن بسیار زیاد است و به همین دلیل در بسیاری از هواپیماهای مسافربری و ترابری از آنها استفاده می گردد. در موتورهای توربوفن ابتدا هوا فشرده می شود و سپس وارد محفظه احتراق می گردد و پس از انفجار از طریق نازل خروجی خارج شده و در طی این واکنش، نیروی لازم برای رانش جت به جلو را تامین می کند. البته در موتورهای توربوفن، مقادیر اضافی هوا از طریق نواحی کناری عبور داده می شود که در نهایت به گازهای خروجی می پیوندند و نیروی رانش را افزایش می دهند. در موتورهای توربوفن، ملخ یا فن تولید کننده ی نیروی رانش، کاملاً درون پوسته موتور قرار می گیرد.

اجزای سازنده موتور جت توربوفن

اجزای تشکیل دهنده ی موتور جت توربوفن با توجه به شرایط کاری باید از جنس مواد آلیاژیِ مستحکم و مقاوم به حرارت و سایش باشند. یکی از این مواد می تواند ورق استیل 321 یا ورق استیل مات ضد سایش باشد. این آلیاژ دارای نسبت استحکام به وزن خوبی است و احتمالاً بتواند شرایط کاری مرتبط را با موفقیت پشت سر بگذارد. در چنین صنعت حساسی، هزینه به ویژه قیمت ورق استیل 321 بعید است در اولویت باشد و به همین دلیل در صورت قبولی در آزمایشات، مشکلی از این بابت وجود نخواهد داشت. البته ویژگی های عالی ورق استیل 321 یا ورق استیل مات ضد سایش ممکن است به موفقیت در چنین کاربردهایی منجر نشود. این موضوع شاید فقط بر روی کاغذ و به صورت تئوری قابل اجرا باشد و در عمل موفقیتی به همراه نداشته باشد.