Wanneer u aan boord stapt van een vliegtuig, denkt u misschien niet lang na over de motoren. Maar zij zijn de enige reden dat 700.000 pond aluminium en passagiers met 80% van de geluidssnelheid door de lucht kunnen suizen. Dus hoe werken ze? Laten we eens kijken.
De basis
Jetmotoren, die ook wel gasturbines worden genoemd, werken door lucht aan de voorkant van de motor aan te zuigen met behulp van een ventilator. Van daaruit comprimeert de motor de lucht, mengt er brandstof mee, ontsteekt het brandstof/luchtmengsel, en schiet het uit de achterkant van de motor, waardoor stuwkracht ontstaat.
Dat is een vrij eenvoudige uitleg van hoe het werkt, dus laten we eens kijken naar elk onderdeel van een straalmotor om te zien wat er echt aan de hand is.
Delen van een straalmotor
Er zijn 4 hoofdtypen turbinemotoren, maar voor dit voorbeeld gebruiken we de turbofan, die het meest voorkomende type turbinemotor is dat tegenwoordig op lijnvliegtuigen wordt aangetroffen.
De ventilator
Het eerste deel van de turbofan is de ventilator. Het is ook het deel dat je kunt zien als je naar de voorkant van een jet kijkt.
De ventilator, die bijna altijd van titanium bladen is gemaakt, zuigt enorme hoeveelheden lucht in de motor.
De lucht beweegt door twee delen van de motor. Een deel van de lucht wordt naar de kern van de motor geleid, waar de verbranding zal plaatsvinden. De rest van de lucht, de zogenaamde “omlooplucht”, wordt via een kanaal rond de buitenkant van de motorkern geleid. Deze omlooplucht creëert extra stuwkracht, koelt de motor en maakt de motor stiller door de uitlaatlucht die de motor verlaat te bedekken. In de moderne turbofans van vandaag produceert de omlooplucht het grootste deel van de stuwkracht van een motor.
De Compressor
De compressor bevindt zich in het eerste deel van de motorkern. En hij comprimeert, zoals u waarschijnlijk al geraden hebt, de lucht.
De compressor, die een “axiale stromingscompressor” wordt genoemd, maakt gebruik van een reeks vleugelvormige draaiende bladen om de lucht te versnellen en samen te persen. Het wordt axiale stroming genoemd, omdat de lucht door de motor stroomt in een richting evenwijdig aan de as van de motor (in tegenstelling tot centrifugale stroming).
Terwijl de lucht door de compressor beweegt, wordt elke set bladen iets kleiner, waardoor meer energie en compressie aan de lucht wordt toegevoegd.
Tussen elke set compressorbladen bevinden zich niet-bewegende, vleugelvormige bladen die “stators” worden genoemd. Deze stators (die ook wel vanen worden genoemd), verhogen de druk van de lucht door de rotatie-energie om te zetten in statische druk. De stators bereiden de lucht ook voor op de volgende reeks roterende schoepen. Met andere woorden, ze “rechttrekken” de luchtstroom.
Een paar roterende en stilstaande schoepen wordt samen een trap genoemd.
De Verbrander
De Verbrander is de plaats waar het vuur plaatsvindt. Als de lucht de compressor verlaat en de verbrandingskamer binnenkomt, wordt hij gemengd met brandstof en ontstoken.
Het klinkt eenvoudig, maar het is eigenlijk een heel complex proces. Dat komt omdat de verbrandingsmotor een stabiele verbranding van het brandstof-luchtmengsel moet handhaven, terwijl de lucht met een extreem hoge snelheid door de verbrandingsmotor beweegt.
De kast bevat alle onderdelen van de verbrandingsmotor, en daarin is de diffusor het eerste onderdeel dat zijn werk doet.
De diffusor vertraagt de lucht uit de compressor, waardoor deze gemakkelijker kan ontbranden. De koepel en wervelaar voegen turbulentie toe aan de lucht, zodat die zich makkelijker met brandstof kan mengen. En de brandstofinjector, zoals u waarschijnlijk al geraden hebt, spuit brandstof in de lucht, waardoor een brandstof/lucht-mengsel ontstaat dat kan worden ontstoken.
Daarna komt de voering, waar de eigenlijke verbranding plaatsvindt. De voering heeft verschillende inlaten, waardoor lucht op meerdere punten in de verbrandingszone kan komen.
Het laatste hoofdonderdeel is de ontsteker, die veel lijkt op de bougies in uw auto of zuigermotorvliegtuig. Zodra de ontsteker het vuur aansteekt, is het zelf-onderhoudend, en de ontsteker wordt uitgeschakeld (hoewel het vaak wordt gebruikt als een back-up in slecht weer en ijsvorming).
De Turbine
Zodra de lucht zijn weg door de combustor maakt, stroomt het door de turbine. De turbine bestaat uit een reeks vleugelvormige schoepen die veel lijken op de schoepen in de compressor. Terwijl de hete, snelle lucht over de turbinebladen stroomt, onttrekken zij energie aan de lucht, waardoor de turbine in een cirkel ronddraait, en de motoras laat draaien waaraan zij is gekoppeld.
Dit is dezelfde as waarop de ventilator en de compressor zijn aangesloten, dus door de turbine te laten draaien, blijven de ventilator en de compressor aan de voorkant van de motor meer lucht aanzuigen, die spoedig met brandstof zal worden gemengd en verbrand.
De straalpijp
De laatste stap van het proces gebeurt in de straalpijp. Het mondstuk is in wezen het uitlaatkanaal van de motor, en het is waar de lucht met hoge snelheid naar buiten schiet.
Dit is ook het deel waar de derde wet van Sir Isaac Newton in het spel komt: voor elke actie, is er een gelijke en tegengestelde reactie. Simpel gezegd, door bij hoge snelheid lucht uit de achterkant van de motor te persen, wordt het vliegtuig naar voren geduwd.
In sommige motoren zit er ook een mixer in de uitlaatpijp. Deze mengt eenvoudig wat van de omlooplucht die rond de motor stroomt met de hete, verbrande lucht, waardoor de motor stiller wordt.
Putting it all together
Jetmotoren produceren ongelooflijke hoeveelheden stuwkracht door lucht aan te zuigen, samen te persen, te ontsteken, en aan de achterkant uit te blazen.
Dus de volgende keer dat u aan boord van een vliegtuig stapt, of u nu voorin zit of achterin, neem dan even de tijd om de ingenieurs te bedanken die het mogelijk hebben gemaakt dat uw vliegtuig met 80% van de geluidssnelheid door de lucht scheurt.
Ontdek hier wat Republic doet als leider in de sector.
Wordt een betere piloot.
Schrijf u in voor de Boldmethod e-mail en ontvang elke week realistische vliegtips en informatie rechtstreeks in uw inbox.
