Kiedy wchodzisz na pokład samolotu liniowego, możesz nie poświęcać wiele czasu na myślenie o silnikach. Ale są one jedynym powodem, dla którego 700,000 funtów aluminium i pasażerów może przemieszczać się w powietrzu z prędkością 80% prędkości dźwięku. Więc jak one działają? Przyjrzyjmy się temu.
Podstawy
Silniki odrzutowe, które są również nazywane turbinami gazowymi, działają poprzez zasysanie powietrza do przedniej części silnika za pomocą wentylatora. Stamtąd silnik spręża powietrze, miesza z nim paliwo, zapala mieszankę paliwowo-powietrzną i wystrzeliwuje ją z tyłu silnika, tworząc siłę ciągu.
To dość podstawowe wyjaśnienie, jak to działa, więc przyjrzyjmy się każdej sekcji silnika odrzutowego, aby zobaczyć, co tak naprawdę się dzieje.
Części silnika odrzutowego
Są 4 główne typy silników turbinowych, ale dla tego przykładu użyjemy turbowentylatora, który jest najczęściej spotykanym typem silnika turbinowego w samolotach odrzutowych.
Wentylator
Pierwszą częścią turbowentylatora jest wentylator. Jest to również część, którą można zobaczyć patrząc na przód odrzutowca.
Wentylator, który prawie zawsze jest wykonany z tytanowych łopatek, zasysa ogromne ilości powietrza do silnika.
Powietrze przemieszcza się przez dwie części silnika. Część powietrza jest kierowana do rdzenia silnika, gdzie następuje spalanie. Reszta powietrza, zwana „powietrzem obejściowym”, jest przemieszczana na zewnątrz rdzenia silnika przez kanał. Powietrze omijające tworzy dodatkową siłę ciągu, chłodzi silnik i sprawia, że silnik pracuje ciszej, ponieważ powietrze wylotowe jest izolowane od powietrza wychodzącego z silnika. W dzisiejszych nowoczesnych turbowentylatorach powietrze obejściowe wytwarza większość ciągu silnika.
Sprężarka
Sprężarka znajduje się w pierwszej części rdzenia silnika. I jak zapewne się domyślasz, spręża powietrze.
Sprężarka, nazywana „sprężarką o przepływie osiowym”, wykorzystuje serię wirujących łopatek w kształcie płatów powietrza do przyspieszania i sprężania powietrza. Jest ona nazywana przepływem osiowym, ponieważ powietrze przechodzi przez silnik w kierunku równoległym do wału silnika (w przeciwieństwie do przepływu odśrodkowego).
Jak powietrze przechodzi przez sprężarkę, każdy zestaw łopatek jest nieco mniejszy, dodając więcej energii i sprężając powietrze.
Pomiędzy każdym zestawem łopatek sprężarki znajdują się nieporuszające się łopatki w kształcie płatów powietrza zwane „stojanami”. Stojany te (zwane również łopatkami), zwiększają ciśnienie powietrza poprzez przekształcenie energii obrotowej w ciśnienie statyczne. Stojany przygotowują też powietrze do wejścia w następny zestaw obracających się łopatek. Innymi słowy, „prostują” przepływ powietrza.
Po połączeniu para obracających się i nieruchomych łopatek jest nazywana stopniem.
Palnik
Palnik jest miejscem, w którym dochodzi do pożaru. Gdy powietrze wychodzi ze sprężarki i wchodzi do komory spalania, miesza się z paliwem i ulega zapłonowi.
Brzmi to prosto, ale w rzeczywistości jest to bardzo złożony proces. Dzieje się tak dlatego, że komora spalania musi utrzymywać stabilne spalanie mieszanki paliwa i powietrza, podczas gdy powietrze przemieszcza się przez komorę spalania w bardzo szybkim tempie.
Walizka zawiera wszystkie części komory spalania, a w jej wnętrzu dyfuzor jest pierwszą częścią, która wykonuje pracę.
Konfuzor spowalnia powietrze ze sprężarki, ułatwiając jego zapłon. Kopuła i zawirowywacz dodają zawirowań do powietrza, dzięki czemu łatwiej miesza się ono z paliwem. Wtryskiwacz paliwa, jak zapewne się domyślasz, rozpyla paliwo do powietrza, tworząc mieszankę paliwowo-powietrzną, która może ulec zapłonowi.
Z tego miejsca, wkładka jest miejscem rzeczywistego spalania. Wkładka ma kilka wlotów, umożliwiających dopływ powietrza w wielu punktach strefy spalania.
Ostatnią główną częścią jest zapłonnik, który jest bardzo podobny do świec zapłonowych w samochodzie lub samolocie z silnikiem tłokowym. Gdy zapłonnik zapali ogień, jest on samowystarczalny, a zapłonnik jest wyłączany (chociaż często jest używany jako zapasowy w złych warunkach pogodowych i oblodzeniu).
Turbina
Kiedy powietrze przejdzie przez palnik, przepływa przez turbinę. Turbina to seria łopatek w kształcie płatów powietrza, które są bardzo podobne do łopatek w sprężarce. Gdy gorące, szybkie powietrze przepływa przez łopatki turbiny, pobierają one energię z powietrza, obracając turbinę po okręgu i obracając wał silnika, z którym jest połączona.
Jest to ten sam wał, do którego podłączone są wentylator i sprężarka, więc obracając turbinę, wentylator i sprężarka z przodu silnika nadal zasysają więcej powietrza, które wkrótce zostanie zmieszane z paliwem i spalone.
Rozpylacz
Ostatni etap procesu odbywa się w rozpylaczu. Dysza jest zasadniczo kanałem wydechowym silnika i to właśnie tam powietrze o dużej prędkości wylatuje z tyłu.
Jest to również część, w której trzecie prawo Sir Isaaca Newtona wchodzi w grę: dla każdej akcji istnieje równa i przeciwna reakcja. Mówiąc prościej, wypychając powietrze z tyłu silnika przy dużej prędkości, samolot jest popychany do przodu.
W niektórych silnikach, w dyszy wydechowej znajduje się również mieszalnik. To po prostu miesza część powietrza omijającego silnik z gorącym, spalonym powietrzem, dzięki czemu silnik jest cichszy.
Połączenie wszystkiego razem
Silniki odrzutowe wytwarzają niesamowitą siłę ciągu poprzez zasysanie powietrza, sprężanie go, zapalanie i wydalanie z tyłu. I robią to wszystko w bardzo oszczędny sposób.
Więc następnym razem, gdy wejdziesz na pokład samolotu pasażerskiego, niezależnie od tego, czy jesteś pilotem z przodu, czy siedzisz z tyłu, poświęć sekundę, aby podziękować inżynierom, którzy umożliwili twojemu odrzutowcowi mknięcie po niebie z prędkością równą 80% prędkości dźwięku.
Dowiedz się, co Republic robi jako lider w branży tutaj.
Zostań lepszym pilotem.
Zaprenumeruj e-mail Boldmethod i otrzymuj prawdziwe wskazówki i informacje dotyczące latania bezpośrednio do swojej skrzynki odbiorczej, co tydzień.
.