موتور جت چگونه کار می‌ کند؟

اگر نگاهی دقیق به عملکرد داخلی پیچیده یک موتور توربوفن مدرن بیندازید، نحوه عملکرد آن شما را متحیر خواهد کرد.

به گزارش تین نیوز به نقل از خبرآنلاین،  موتور جت یک قطعه صنعتی بسیار پیچیده است که وظیفه ای ساده به عهده دارد: تامین نیروی محرکه ای که هواپیما برای پرواز به آن نیاز دارد. زمانی که هواپیما روی باند حرکت می کند و سپس به آسمان می رود، افراد احساس می کنند که کمی به داخل صندلی خود فرو می روند، شاید بتوانید علت آن را حدس بزنید. در زیر هر بال هواپیما ، موتور های توربوفن قرار دارند، که هوا وارد آن ها شده، و موتور ها این هوا را به سمت عقب شتاب می دهند تا نیروی رانش مورد نیاز برای پرواز را تولید کنند.

ممکن است جزئیات داخلی موتور های تجاری شرکت هایی نظیر: «جنرال الکتریک»، «رولز رویس»، و «پرت اند ویتنی» با هم متفاوت باشند، اما اصول اولیه آنچه در آن ها اتفاق می افتد یکسان است.

اما بوث، یکی از مدیران زیر سیستم در رولز رویس می گوید: «یک موتور جت توربوفن مدرن بر اساس قانون سوم نیوتن کار می کند. هر کنشی واکنشی دارد به همان مقدار و در جهت مخالف آن.»

در حالی که توضیحات فنی سطح بالا، ممکن است ساده به نظر برسد، اما فرآیند درون خود موتور، هم پیچیده و هم جذاب است. در این مقاله به عملکرد داخلی موتور هواپیما، از فشرده شدن هوا تا احتراق سوخت و بالا رفتن دما، پرداخته ایم.

فن های جلوی موتور، هوا را به داخل می کشند

اگر از گیت های فرودگاه به موتور یک هواپیما نگاه کنید می توانید پره های فن که در داخل بدنه موتور، و در جلو آن قرار دارند را ببینید. قطر این پره ها واقعا بزرگ هستند. مثلا موتور GE۹X جنرال الکتریک دارای یک فن با ۱۶ پره است که قطر آن تقریبا ۵ متر است. یکی از این موتور ها می تواند ۴۷۰ هزار نیوتن، نیروی رانش تولید کند، اگرچه طبق رکورد ثبت شده در سال ۲۰۱۷، این موتور حتی می تواند به یکباره انرژی بیشتری نیز تولید کنید.

کریستوفر لورنس، مهندس ارشد در GE Aerospace می گوید: «یک فن بزرگ در جلو هواپیما وجود دارد که در واقع حدود ۹۰ درصد نیروی رانش را تأمین می کند.»

موتور GE۹۰ را در نظر بگیرید که در هواپیما هایی مانند بوئینگ ۷۷۷ در زیر بال های هواپیما ها آویزان است. شرکت سازنده این موتور می گوید: هر یک از موتور های این هواپیما، در هنگام بلند شدن، در هر ثانیه حدود ۱۶۰۰ کیلوگرم هوا را به داخل می کشند.

فن در هوا می چرخد و با عبور هوا از موتور، مقدار نسبتاً کمتری از هوا در یک مسیر به جریان می افتد و به سمت مرکز و هسته دستگاه می رود. اما بیشتر هوا از کنارهسته عبور می کرده (یا اصطلاحا بای پس می شود) و از آن عبور می کند و مستقیماً از پشت خارج می شود. هوای بای پس شده در واقع هوایی است که از هسته عبور نمی کند و برای به حرکت درآوردن هواپیما، بیشترین کار را انجام می دهد.

تفاوت بین حجم هوایی که از هسته عبور می کند و حجم هوای بای پس شده در هسته موتور، با عنوان «نسبت بای پس موتور» شناخته می شود. سازندگان موتور می خواهند که نسبت بای پس موتور در بالاترین راندمان ممکن باشد. لورنس می گوید: «کارآمدترین راه برای انجام این کار، گرفتن هوای زیاد و کمی افزایش فشار است. موتور های اولیه هواپیماها، نسبت بای پس بسیار پایینی داشتند؛ بنابراین بیشتر هوا از هسته عبور می کرد، و تنها مقدار کمی از هوا از طریق بای پس و با سرعت نسبتا بالایی از آن عبور می کرد. "، اما امروزه موتور های توربوفن نسبت بای پس بسیار بالایی پیدا کرده اند.

البته استثنایی که در اینجا وجود دارد موتور های جت در هواپیماهای نظامی هستند، مثلا موتور جت های جنگنده که نسبت به موتور هواپیما های تجاری، نسبت بای پس بزرگی ندارند. این هواپیما ها علاوه بر صرفه جویی در مصرف سوخت، مزیت های دیگری نیز دارند - مانند توانایی مانورپذیری بالا، رسیدن به سرعت های مافوق صوت و قرار نگرفتن آن ها در دیدرس، به دلیل یکپارچگی نزدیک آن ها با بدنه؛ و امکان استفاده از پس سوزها. (پس سوز به انگلیسی Afterburne، جزئی است که به موتور جت هواپیما های مافوق صوت اضافه می شود. استفاده از این حالت می تواند رانش را تا ۷۰٪ افزایش دهد.).