Turbojet vs Turbofan
یک توربوجت یک موتور توربین گازی تنفسی هوا است که یک چرخه احتراق داخلی را در طول عملیات اجرا می کند. همچنین متعلق به نوع موتور واکنشی موتورهای پیشران هواپیما است. سر فرانک ویتل از بریتانیا و هانس فون اوهاین از آلمان، به طور مستقل مفهوم موتورهای عملی را در اواخر دهه 1930 توسعه دادند، اما تنها پس از جنگ جهانی دوم، موتور جت به یک روش پیشرانه پرکاربرد تبدیل شد.
یک توربوجت دارای چندین معایب در عملکرد در سرعت های زیر صوت است، مانند کارایی و نویز. بنابراین، انواع پیشرفته بر اساس موتورهای توربوجت ساخته شد تا این مشکلات به حداقل برسد.توربوفن ها در اوایل دهه 1940 توسعه یافتند، اما به دلیل کارایی کمتر تا دهه 1960 استفاده نشدند، زمانی که رولزرویس RB.80 Conway اولین موتور توربوفن تولیدی شد.
بیشتر درباره موتور توربوجت
هوای سردی که از طریق ورودی وارد می شود در مراحل متوالی کمپرسور جریان محوری به فشار بالا فشرده می شود. در یک موتور جت معمولی، جریان هوا تحت چندین مرحله فشرده سازی قرار می گیرد و در هر مرحله، فشار را به سطح بالاتری می رساند. موتورهای توربوجت مدرن به دلیل مراحل پیشرفته کمپرسور طراحی شده با پیشرفتهای آیرودینامیکی و هندسه متغیر کمپرسور برای ایجاد تراکم بهینه در هر مرحله، می‌توانند نسبت فشار تا 20:1 تولید کنند.
فشار هوا نیز باعث افزایش دما می شود و هنگامی که با سوخت مخلوط می شود یک مخلوط گاز قابل احتراق تولید می کند.احتراق این گاز فشار و دما را تا حد بسیار بالایی (1200 درجه سانتیگراد و 1000 کیلو پاسکال) افزایش می دهد و گاز از پره های توربین عبور می کند. در بخش توربین، گاز به پره های توربین نیرو وارد می کند و شفت توربین را می چرخاند. در یک موتور جت معمولی، این محور، کمپرسور موتور را به حرکت در می آورد.
سپس گاز از طریق یک نازل هدایت می شود و این مقدار نیروی رانش زیادی ایجاد می کند که می تواند برای نیرو دادن به هواپیما استفاده شود. در اگزوز، سرعت گاز می تواند بسیار بیشتر از سرعت صوت باشد. عملکرد موتور جت به طور ایده‌آل با چرخه برایتون مدل‌سازی می‌شود.
توربوجت ها در پرواز با سرعت کم ناکارآمد هستند و عملکرد بهینه فراتر از ۲ ماخ است. یکی دیگر از معایب توربوجت ها این است که توربوجت ها بسیار پر سر و صدا هستند. با این حال، به دلیل سادگی تولید و سرعت کم، همچنان در موشک‌های کروز میان‌برد استفاده می‌شوند.
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 عبوری از 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.
تفاوت موتورهای توربوجت و توربوفن چیست؟
• توربوجت ها اولین موتور توربین گازی تنفس هوا برای هواپیماها بودند، در حالی که توربوفن یک نوع پیشرفته از توربوجت است که از موتور جت برای به حرکت درآوردن فن برای تولید نیروی رانش استفاده می کند (توربوفن دارای یک توربین گاز در هسته است).
• توربوجت ها در سرعت های بالاتر (فوق صوت) کارآمد هستند و صدای زیادی تولید می کنند، در حالی که توربوفن ها هم در سرعت های زیر صوت و هم در سرعت های فراصوت کارآمد هستند و صدای کمتری تولید می کنند.
• در حال حاضر از توربوجت ها در کاربردهای نظامی خاص استفاده می شود، اما توربوفن ترجیح داده شده برای پیشرانه برای هواپیماهای نظامی و تجاری باقی مانده است.
• در توربوجت، رانش صرفاً توسط اگزوز توربین گاز ایجاد می شود در حالی که در موتورهای توربوفن، بخشی از رانش توسط جریان بای پس ایجاد می شود.
منبع نمودار:
en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg
