Különböző repülőgép-hajtóművek összehasonlító vizsgálata - GRIN
Figyelembe véve a vonatkozó vegyi üzemanyag tulajdonságokat
Műszaki munka (iskola) 2013 31 oldal
Minta olvasása
Tartalomjegyzék:
2 turboventilátoros motor
2.1 Általános
2.2 Felépítés és funkcionalitás
2.2.1 A motor beszívása
2.2.2 Kompresszor
2.2.2.2. Axiális kompresszor
2.2.3 Égésterem
2.2.4 turbina
2.2.5 Utánégető
2.2.6 Tolómirigy
2.3 Üzemanyagok
2.3.1 petróleum
2.3.1.1 Gyártás
2.3.1.4 Hátrányok
2.3.2 Biokerozin
2.3.2.5 Előnyök
2.3.2.6 Hátrányok
3. Villanymotor
3.1 Általános
3.2 Energiaforrások
3.2.1 Napenergia
3.2.1.1 Hogyan működik
3.2.1.3 Előnyök
3.2.2.2. A hidrogén kémiai tulajdonságai
6. Források
6.1 Irodalom:
6.2 Internetes források:
6.3 Képforrások:
1. Bemutatkozás
Az ábra nem szerepel ebben a kivonatban
2 turboventilátoros motor
2.1 Általános
A turboventilátor ikeráramú sugár- vagy bypass-áramú motorként is ismert, és napjainkban a polgári repülésben a leggyakrabban használt motor. A motormagot a bypass áramlás veszi körül, így csendesebb és gazdaságosabb hajtást biztosít (vö. [16] 6. o.). Általában a belső égésű motorhoz hasonló folyamat zajlik le a repülőgép motorjában (vö. [17] 1. o.):
- Szívni a levegőben
- tömörítés
- égés
- Kibocsátás (kipufogógázok)
Alapvető különbség azonban, hogy a belső égésű motor munkafolyamatai ciklusokra vannak felosztva, míg a motor esetében az összes folyamat, és így a tolóerő folyamatos generálása is.
Az ábra nem szerepel ebben a kivonatban
2. ábra: A turboventilátoros motor felépítése [fúvó = ventilátor; A turbina továbbra is magas és alacsony nyomású turbinára oszlik; A főáram elsődleges és másodlagos levegőre oszlik az égéstérben]
2.2 Felépítés és funkcionalitás
2.2.1 A motor beszívása
A motor beszívásának feladata a beszívott levegő sebességének csökkentése, hogy az utóirányú kompresszor alacsony turbulenciájú, folyamatos és megfelelő beáramlást érjen el. Ezenkívül növelni kell a nyomást és a hőmérsékletet a hangsebesség sebességének növelése érdekében, hogy a légáramlás ne haladjon át a motoron szuperszonikus sebességgel. Rendszerint szubszonikus bemenetet használnak, mivel ezt kifejezetten a hangsor alatt repülésre tervezték, és Mach-száma kb. 0,9 (
1100 km/h) nagyon kicsi az áramlási vesztesége (vö. [1] 125f.). "A [beömlőnyílás] kialakítása úgynevezett pitot bemenet, lekerekített beömlő ajkakkal történik, ami azt jelenti, hogy a helyi szuperszonikus sebességeket jobban figyelembe lehet venni nagyobb támadási szögű vagy ferde áramlású (pl. Keresztszélű) repülési manővereknél." ([1] 126. o.).
2.2.2 Kompresszor
A beszívott levegőt ezután a kompresszorban összenyomják, azaz térfogata csökken és a nyomás is nő. A következő égési folyamat során leadott teljesítmény tehát hatékonyabb, mivel a felszabaduló energia egyenesen arányos a levegő tömegével és nyomásával. Minél nagyobb a kompresszió mértéke, annál magasabb az elméleti és a belső hatásfok is, amely az égési hőmérséklettől függ. A térfogat csökkentésével nő a tömegátbocsátás. A turboventilátor-motor kompresszora két részből áll: a ventilátor részből és a centrifugális kompresszorból (lásd [1] 134. o.).
2.2.2.1 Ventilátor szakasz
A ventilátor egyfajta nagy ventilátor, amely gyorsítja a levegőt hátrafelé, és így részt vesz a szívófolyamatban is (vö. [17] 2. o.). A legtöbb esetben egylépcsős lapátkereket használnak, amely gyakran titánból készül. Ezenkívül a ventilátor mérete döntő az elkerülő arány vagy az elkerülő arány szempontjából, amely leírja az elkerülő áramlás (a mag körül áramló levegő) és a turbina magján áthaladó légtömeg közötti kapcsolatot (vö. [18]). És "[növekvő bypass arány mellett a fajlagos üzemanyag-fogyasztás jelentősen csökken" ([1] 135. o.). Ezért manapság a ventilátor méretének jelentős növelésével próbálnak rendkívül magas bypass arányú motorokat építeni. A turbina elülső területe azonban növekszik, és ennek eredményeként az aerodinamikai ellenállás (lásd [1] 135f. Old.).
A ventilátorlapátok után a motoron belüli légáramlás megkerül az elkerülő áramlásba és a turbina magján átáramló légáramlásba.
2.2.2.2. Axiális kompresszor
A modern motorokban a tényleges kompresszor általában több fokozatból áll, és rotorokból, azaz forgó lapátos kerekekből és állandóan beépített állórészekből áll. A légáram axiálisan (hosszirányban) fut át a lapátokon (vö. [1] 133. o.). A rotorokat a turbina hajtja (lásd 2.2.4). Annak érdekében, hogy a végén viszonylag kis térfogat és nagy nyomás alakuljon ki, a lépcsők egyre kisebbek lesznek, és a kompresszor piramis formában halad az égéstérig (lásd [17] 2. o.). Az eredetileg jelenlévő légtömeg körülbelül 10% -ra préselődik (vö. [16] 5. o.). Alternatív megoldásként létezik egy radiális kompresszor is, amelyben a légtömegek nem tengelyirányban, hanem inkább sugárirányban, azaz kívülről befelé (centripital) áramlanak. Ez a típusú kompresszor azonban csak kisebb motorokhoz, alacsony tömegterhelésű, hatékony, ezért általában axiális kompresszorokat használnak a modern repülésben ([1] 138f.).
2.2.3 Égésterem
Sűrített oxigén és üzemanyag keverékét elégetik az égéstérben annak érdekében, hogy a benne lévő kémiai energiát hővé és mozgási energiává alakítsák. Az üzemanyagot befecskendezik, porlasztják és előzetesen elpárologtatják, majd az indításkor egyszer gyújtógyertyával meggyújtják. Ezután az égés öngyulladással folyamatosan zajlik. Manapság az égéstér típusa szinte kizárólag a gyűrű alakú égéstér, amelyben az üzemanyag gyűrű alakú kamrában ég le. Korábban olyan csöves égéstéreket használtak, amelyekben az égési folyamat több különálló csőre oszlott el (vö. [1] 157. o.).
A levegő áramlása ismét megoszlik az égéstér előtt: a levegő 20% -a elsődleges levegőként áramlik az égéstérbe, és aktívan részt vesz az égési folyamatban, a fennmaradó 80% pedig az égéstér körül áramlik, és főleg hűtésére használják (vö. [41]).
Az ábra nem szerepel ebben a kivonatban
3. ábra: Elsődleges levegő (fekete nyilak) és másodlagos levegő (fehér nyilak) az égéstérben
2.2.4 turbina
2.2.5 Utánégető
Az utóégetőt csak olyan szuperszonikus repülőgépekben használják, mint például a Concorde, vagy ma katonai repülőgépekben. A turbina után az üzemanyagot ismét befecskendezik a forró gázba és elégetik. Ez megnöveli a gáz hőmérsékletét és térfogatát, és megújult gázgyorsuláshoz vezet (vö. [1] 180f. Oldal).
2.2.6 Tolómirigy
A tolómirigy funkciója, hogy a gáz energiája sebességgé vagy tolóerővé alakul. A forró gáz sebessége a mirigyben nagyjából megduplázódik, ezért a tolómirigy olyan döntő fontosságú a motor teljesítménye szempontjából. A Turbofan motorok két tolóerővel rendelkeznek, az egyik a bypass áramláshoz, a másik a fő áramláshoz. A másodlagos áramlás beburkolja a főáramot, és ezáltal csökkenti a térfogatot és az üzemanyag-fogyasztást (vö. [1] 187. o.).
2.3 Üzemanyagok
2.3.1 petróleum
A repülés messze a petróleum a leggyakrabban használt üzemanyag. Maga ez ismét számos különálló osztályra oszlik, de ebben a tézisben csak a főleg Jet A-1 üzemanyag-kerozinnal foglalkozunk.