Turbofan vs Turboprop
برای غلبه بر معایب عملکرد موتورهای توربوجت در سرعت های مادون صوت، مانند راندمان و نویز، انواع پیشرفته بر اساس موتورهای توربوجت ساخته شد. توربوفن ها در اوایل دهه 1940 توسعه یافتند، اما به دلیل کارایی کمتر تا دهه 1960، زمانی که رولز رویس RB.80 Conway اولین موتور توربوفن تولیدی شد، استفاده نشد.
موتورهای توربوپراپ نوع دیگری هستند که بر روی موتور توربوجت ساخته شده اند و از توربین برای تولید شفت برای به حرکت درآوردن پروانه استفاده می کنند. آنها ترکیبی از پیشرانه موتور رفت و برگشتی اولیه و پیشرانه های جدیدتر توربین گازی هستند.همچنین، موتورهای توربوپراپ را می توان به عنوان یک موتور توربوشفت با ملخ متصل به شفت از طریق مکانیزم دنده کاهش مشاهده کرد.
بیشتر درباره موتور توربوفن
موتور توربوفن نسخه پیشرفته‌ای از موتور توربوجت است که در آن از شفت برای به حرکت درآوردن فن برای جذب مقادیر زیادی هوا، فشرده‌سازی و هدایت از طریق اگزوز برای تولید نیروی رانش استفاده می‌شود. بخشی از ورودی هوا برای به حرکت درآوردن موتور جت در هسته استفاده می شود، در حالی که بخش دیگر به طور جداگانه از طریق یک سری کمپرسور هدایت می شود و بدون احتراق از طریق نازل هدایت می شود. به دلیل این مکانیسم مبتکرانه، موتورهای توربوفن نویز کمتری دارند و نیروی رانش بیشتری را ارائه می دهند.
موتور بای پس بالا
نسبت بای پس هوا به عنوان نسبت بین نرخ جریان جرمی هوای کشیده شده از طریق دیسک فن که بدون احتراق هسته موتور را دور می زند، به سرعت جریان جرمی که از هسته موتور درگیر می شود، تعریف می شود. احتراق، برای تولید انرژی مکانیکی برای به حرکت درآوردن فن و تولید نیروی رانش.
در طراحی بای پس بالا، بیشتر نیروی رانش از جریان بای پس ایجاد می شود و در بای پس پایین، از جریان از طریق هسته موتور است. موتورهای بای پس بالا معمولاً برای کاربردهای تجاری به دلیل سر و صدای کمتر و راندمان سوخت استفاده می شوند، و موتورهای بای پس کم در مواردی که نسبت قدرت به وزن بالاتری مورد نیاز است، مانند هواپیماهای جنگنده نظامی استفاده می شود.
بیشتر درباره موتور توربوپراپ
موتور توربوپراپ یک نسخه پیشرفته از موتور توربوجت است که در آن از شفت برای به حرکت درآوردن پروانه از طریق مکانیزم چرخ دنده کاهش متصل به شفت توربین استفاده می شود. در این شکل از موتورهای جت، نیروی رانش بیشتر توسط واکنش پروانه ایجاد می شود و اگزوز مقدار ناچیزی انرژی قابل استفاده تولید می کند. از این رو بیشتر برای رانش استفاده نمی شود.
ملخ‌ها در موتورهای توربوپراپ معمولاً از نوع سرعت ثابت (گام متغیر) هستند، شبیه به ملخ‌های مورد استفاده در موتورهای هواپیماهای رفت و برگشتی بزرگتر. در حالی که بیشتر موتورهای توربوجت و توربوفن مدرن از کمپرسورهای جریان محوری استفاده می‌کنند، موتورهای توربوپراپ معمولاً حداقل یک مرحله از فشرده‌سازی گریز از مرکز را شامل می‌شوند.
پروانه ها با افزایش سرعت هواپیما کارایی خود را از دست می دهند، اما در سرعت پرواز کمتر از 725 کیلومتر در ساعت بسیار کارآمد هستند. از این رو توربوپراپ ها معمولاً در هواپیماهای پرسرعت استفاده نمی شوند و برای نیرو دادن به هواپیماهای کوچک زیر صوت استفاده می شوند. برخی استثنائات وجود دارد، مانند ایرباس A400M و لاکهید مارتین C130 که کشتی‌های باربری بزرگ نظامی هستند و توربوپراپ‌ها برای برخاست کوتاه و الزامات فرود با کارایی بالا این هواپیماها استفاده می‌شوند.
تفاوت بین توربوفن و موتور توربوپراپ چیست؟
• در موتورهای توربوفن، از موتور توربین گازی برای به حرکت درآوردن فن برای ایجاد نیروی رانش استفاده می شود، در حالی که در موتورهای توربوپراپ، برای به حرکت درآوردن پروانه استفاده می شود.
• در موتور توربوفن، رانش ایجاد شده ترکیبی از جریان بای پس و اگزوز توربین گاز است، در حالی که توربوپراپ ها تقریباً به طور کامل توسط ملخ ها نیروی رانش تولید می کنند.
• توربوفن ها هم در پرواز مافوق صوت و هم در پرواز فراصوت با راندمان خوبی عمل می کنند، اما توربوپراپ فقط در پروازهای زیر صوت قابل استفاده است.
منبع نمودار:
en.wikipedia.org/wiki/File:Turboprop_operation-en.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation.svg
