Разбирање на млазни мотори
Млазен мотор е тип на погонски систем кој најчесто се користи во авијацијата и воздушната. Нејзиниот основен принцип е да го повлече воздухот напред, да го компресира, да го измеша со гориво и да ја запали смесата, а потоа да го разнесе одзади со голема брзина за да произведе потисок. Овој погонски метод им овозможува на авионите да летаат со големи брзини и височини.
Како работат млазните мотори
Работата на млазен мотор може да се опише во четири главни фази: внесување, компресија, согорување и издувни гасови.
- Внесување : Воздухот влегува во моторот преку доводот и се насочува кон компресорот. Доводот е дизајниран да обезбеди непречено проток на воздух во компресорот.
- Компресија : Воздухот потоа се компресира со серија вентилатори во компресорот. Овој процес го зголемува притисокот и температурата на воздухот. Односот на компресија, кој е односот на излезниот притисок на компресорот до влезниот притисок, е клучна метрика на перформанси за млазни мотори. Во математичка смисла, односот на компресија ( \(CR\) ) е дефиниран како \(CR = \frac{P {exit}}{P {inlet}}\) каде што \(P {exit}\) е притисокот при излезот на компресорот и \(P{inlet}\) е притисокот на влезот на компресорот.
- Согорување : Воздухот под висок притисок потоа се меша со гориво (обично авионски керозин) во комората за согорување. Смесата се запали, предизвикувајќи таа да изгори и брзо да се прошири. Овој процес значително ја зголемува температурата и волуменот на воздухот.
- Издувни гасови : Жешките гасови под висок притисок потоа излегуваат низ турбината и млазницата на крајот од моторот. Како што гасовите излегуваат од моторот, тие произведуваат млаз издувни гасови што го придвижуваат моторот (и авионот) напред. Принципот што го објаснува ова движење напред е третиот Њутнов закон за движење, кој вели дека за секое дејство има еднаква и спротивна реакција.
Видови млазни мотори
Постојат неколку типови на млазни мотори, секој дизајниран за специфични апликации и барања за изведба.
- Турбомлазни мотори : Наједноставниот облик на млазен мотор, каде што целиот воздух поминува низ јадрото на моторот. Турбомлазните мотори беа првиот тип на млазен мотор што беше развиен и се познати по нивната голема брзина и ефикасност на големи надморски височини.
- Турбофан мотори : Овие мотори имаат голем вентилатор напред, што го зголемува волуменот на воздухот што го заобиколува основниот мотор. Ова ги прави моторите со турбофан потивки и поекономични од турбомлазните, особено при помали брзини и надморска височина. Односот на воздухот што го заобиколува јадрото на моторот со воздухот што минува низ јадрото е познат како однос на бајпас.
- Турбопроп мотори : Комбинира млазен мотор со пропелер. Овие мотори се ефикасни при помали брзини и вообичаено се користат кај помали, регионални авиони.
Принципи на работа
Работата на млазен мотор може дополнително да се разбере преку принципот на зачувување на импулсот. Потисок генериран од млазен мотор, \(T\) , може да се приближи со равенката \(T = \dot{m}(v {e} - v {0}) + A {e}(p {e} - p_{0})\) каде
- \(\dot{m}\) е брзината на масовниот проток на воздухот,
- \(v_{e}\) е брзината на издувните гасови,
- \(v_{0}\) е брзината на авионот (или почетната брзина на воздухот),
- \(A_{e}\) е областа на издувната млазница,
- \(p_{e}\) е притисокот на издувните гасови, и
- \(p_{0}\) е амбиенталниот притисок.
Оваа формула ја нагласува важноста на брзината на издувните гасови (
\(v {e}\) ) во генерирањето на потисок. Колку е поголема брзината на издувните гасови во однос на брзината на авионот (
\(v{0}\) ), толку е поголем произведениот потисок.
Ефикасност и перформанси
Ефикасноста на млазен мотор е од клучно значење за неговите перформанси и влијанието врз животната средина. Ефикасноста може да се мери на неколку начини, вклучувајќи ја ефикасноста на горивото, топлинската ефикасност и погонската ефикасност.
- Ефикасност на горивото : означено со тоа колку потисок се создава по единица потрошено гориво. Подобрувањата во дизајнот на моторот, како што се повисоките коефициенти на компресија и напредните материјали, ја зголемија ефикасноста на горивото на современите млазни мотори.
- Термичка ефикасност : Се однесува на тоа колку ефикасно моторот ја претвора енергијата на горивото во механичка енергија. Се одредува според максималната температура што може да ја постигне моторот за време на процесот на согорување.
- Пропулзивна ефикасност : Ова мери колку ефикасно моторот ја користи својата генерирана енергија за да го придвижи авионот. Моторите со повисоки стапки на бајпас, како што се моторите со турбофан, имаат тенденција да имаат поголема погонска ефикасност.
Предизвици и иновации
Технологијата на млазни мотори постојано се соочува со предизвици како што се намалување на бучавата, подобрување на ефикасноста на горивото и намалување на емисиите. Иновациите за справување со овие предизвици вклучуваат развој на мотори со повисоки стапки на бајпас, употреба на композитни материјали за намалување на тежината и истражување на алтернативни горива.
Како што технологијата на млазни мотори продолжува да се развива, таа ветува поефикасна, потивка и еколошка авијација. Разбирањето на основните принципи кои го регулираат неговото работење е од суштинско значење за да се вреднуваат достигнувањата во воздушната технологија.
