موتور توربین گاز در مقابل موتور رفت و برگشتی (موتور پیستونی)
مانند همه ماشین‌های دیگر، هواپیما برای کار کردن به یک منبع نیرو نیاز دارد، به ویژه برای ایجاد نیروی رانش که برای حرکت هواپیما به جلو مورد نیاز است. از اولین تلاش‌ها، موتورهای رفت و برگشتی که بر روی بنزین کار می‌کردند برای پرواز با موتور استفاده می‌شد.
اولین پرواز سنگین تر از هوا در جهان توسط Wright Flyer I انجام شد و با یک موتور پیستونی 4 سیلندر که با آب خنک می شود حداکثر قدرت 12 اسب بخار را تولید می کرد. تا جنگ جهانی دوم، همه هواپیماها با موتورهای پیستونی/پیستونی کار می‌کردند.
در مراحل آخر جنگ جهانی دوم، آلمانی ها از موتور جت برای تامین انرژی هواپیماها استفاده کردند و کشورهای دیگر نیز به زودی به دنبال آن رفتند. اگرچه مفهوم و طراحی از دهه 1930 توسعه یافته است، اجرای موفقیت آمیز موتور جت تنها پس از پایان جنگ جهانی دوم انجام شد.
از آن زمان به دلیل مزایای فراوانی که نسبت به موتورهای رفت و برگشتی دارند، موتور جت و انواع آن به شکل غالب نیروگاه برای هواپیماها تبدیل شده اند.
بیشتر درباره موتور رفت و برگشتی (موتور پیستونی)
موتور رفت و برگشتی که به عنوان موتور پیستونی نیز شناخته می شود، ماشینی با پیستون های رفت و برگشتی است که انرژی حرارتی حاصل از فرآیند احتراق را به کارهای مکانیکی مانند کار شفت تبدیل می کند. نوع موتور اصلی مورد استفاده در هواپیماها بر اساس احتراق سوخت فسیلی است و موتورهای احتراق داخلی نامیده می شوند.
مکانیک موتور این است که شفت متصل به مکانیزم سیلندر پیستونی را با ایجاد فشار زیاد در داخل سیلندر به حرکت درآورد.بسته به نحوه چیدمان سیلندرها در اطراف محور، آنها را به دسته های مستقیم (عمودی)، دوار، شعاعی، نوع V و افقی متضاد دسته بندی می کنند.
انواع موتورهای ذکر شده در بالا در چرخه اتو کار می کنند و در بیشتر هواپیماها در اوایل قرن 20 اماستفاده می شد. معمولاً از آنها برای راندن یک ملخ استفاده می شود که نیروی رانش را ایجاد می کند. هر هواپیمایی که با موتورهای پیستونی کار می کند حداکثر سرعت نسبتاً پایینی دارد و قدرت تولید شده توسط موتورها نسبتاً کمتر از موتورهای جت است. دلیل آن این است که نسبت نیرو به وزن موتورهای پیستونی بسیار کم است و در صورت نیاز به قدرت بیشتر، باید حجم موتور را افزایش داد و این باعث افزایش وزن کلی هواپیما می شود که برای هواپیماها مطلوب نیست. طراحی و تولید موتورهای پیستونی پیچیدگی کمتری دارد و نیاز به نگهداری کمتری دارد و هزینه موتورهای پیستونی نیز پایین است.
بیشتر درباره موتور توربین گاز
موتور توربین گاز یا به طور ساده یک توربین گاز یک موتور احتراق داخلی است که از گازهایی مانند هوا به عنوان سیال کار استفاده می کند.جنبه ترمودینامیکی عملکرد توربین گاز به طور ایده آل توسط چرخه برایتون مدل سازی شده است. موتورهای توربین گاز بر اساس اجزای دوار کار می کنند و بنابراین، سیال کاری دارند که به طور مداوم در موتور در جهت شعاعی یا محوری جریان دارد. آنها جزء اصلی موتور جت هستند.
اجزای اصلی موتور توربین گاز کمپرسور، محفظه احتراق و توربین و گاهی اوقات یک نازل است. آنها با آوردن سیال کار به حالت های مختلف ترمودینامیکی و استخراج کار شفت یا رانش در اگزوز عمل می کنند. اگر نیروی رانش تولید شده از اگزوز استفاده شود، به عنوان موتور جت توربو شناخته می شود. اگر توربین قسمتی از کار را استخراج کند و یک فن را به حرکت درآورد، به عنوان موتور توربوفن شناخته می شود. نوع موتوری که تقریباً تمام کار را به عنوان کار شفت توربین استخراج می کند به عنوان موتور توربوشفت شناخته می شود. اگر یک ملخ توسط شفت رانده شود، به عنوان موتور توربو پروپ شناخته می شود.
انواع زیادی از توربین های گازی وجود دارند که برای کارهای خاص طراحی شده اند. آنها به دلیل نسبت قدرت به وزن بالا، لرزش کمتر، سرعت عملیات بالا و قابلیت اطمینان، نسبت به سایر موتورها (عمدتا موتورهای رفت و برگشتی) ترجیح داده می شوند.
تفاوت بین توربین گازی و موتور رفت و برگشتی (موتور پیستونی) چیست؟
• موتورهای پیستونی دارای مکانیسم های رفت و برگشتی (به حرکت و برگشت) هستند در حالی که موتورهای توربین گاز دارای مکانیسم های چرخشی هستند.
• هر دو از هوا به عنوان سیال کار استفاده می کنند، اما جریان در توربین های گاز پیوسته است در حالی که موتورهای رفت و برگشتی دارای جریان متناوب هستند.
• نسبت قدرت به وزن موتورهای توربین گازی بسیار بیشتر از موتورهای رفت و برگشتی است.
• توربین های گازی در طراحی و ساخت پیچیده هستند، در حالی که موتورهای رفت و برگشتی از نظر طراحی ساده تر و تولید آسان تر هستند.
• تعمیر و نگهداری موتورهای رفت و برگشتی ساده تر است و باید به طور مکرر انجام شود، در حالی که تعمیر و نگهداری موتورهای توربین گاز پیچیده است، اما بازرسی و نگهداری در فواصل زمانی طولانی تری انجام می شود.
• موتورهای توربین گازی یا انواع آن گران هستند، در حالی که موتورهای رفت و برگشتی نسبتاً ارزان هستند.
• موتورهای توربین گازی هواپیماهای بزرگ و قدرتمند مانند جنگنده‌های جت نظامی یا هواپیماهای مسافربری تجاری را نیرو می‌دهند، اما موتورهای پیستونی در هواپیماهای کوچک‌تر و کوتاه‌تر استفاده می‌شوند.
