jet engine

Pag-unawa sa Mga Jet Engine

Ang jet engine ay isang uri ng propulsion system na karaniwang ginagamit sa aviation at aerospace. Ang pangunahing prinsipyo nito ay ang paghila ng hangin sa harap, i-compress ito, ihalo ito sa gasolina at sunugin ang timpla, at pagkatapos ay sabog ito sa likod sa mataas na bilis upang makagawa ng thrust. Ang propulsion method na ito ay nagpapahintulot sa sasakyang panghimpapawid na lumipad sa mataas na bilis at taas.

Paano Gumagana ang Mga Jet Engine

Ang paggana ng isang jet engine ay maaaring ibalangkas sa apat na pangunahing yugto: intake, compression, combustion, at exhaust.

1. Intake : Ang hangin ay pumapasok sa makina sa pamamagitan ng isang intake at nakadirekta sa compressor. Ang intake ay idinisenyo upang matiyak ang maayos na daloy ng hangin sa compressor.
2. Compression : Ang hangin ay pagkatapos ay i-compress ng isang serye ng mga fan sa loob ng compressor. Ang prosesong ito ay nagpapataas ng presyon at temperatura ng hangin. Ang compression ratio, na siyang ratio ng compressor exit pressure sa inlet pressure, ay isang pangunahing sukatan ng pagganap para sa mga jet engine. Sa mathematical terms, ang compression ratio ( \(CR\) ) ay tinukoy bilang \(CR = \frac{P {exit}}{P {inlet}}\) kung saan ang \(P {exit}\) ay ang pressure sa ang compressor exit at \(P{inlet}\) ay ang pressure sa compressor inlet.
3. Pagkasunog : Ang high-pressure na hangin ay hinahalo sa gasolina (karaniwan ay aviation kerosene) sa combustion chamber. Ang halo ay nag-aapoy, na nagiging sanhi ng pagkasunog nito at mabilis na lumawak. Ang prosesong ito ay makabuluhang nagpapataas ng temperatura at dami ng hangin.
4. Tambutso : Ang mainit at mataas na presyon na mga gas ay lalabas sa pamamagitan ng turbine at nozzle sa dulo ng makina. Habang lumalabas ang mga gas sa makina, gumagawa sila ng jet ng tambutso na nagtutulak sa makina (at sa sasakyang panghimpapawid) pasulong. Ang prinsipyong nagpapaliwanag sa pasulong na paggalaw na ito ay ang ikatlong batas ng paggalaw ni Newton, na nagsasaad na sa bawat aksyon, mayroong pantay at kasalungat na reaksyon.

Mga Uri ng Jet Engine

Mayroong ilang mga uri ng mga jet engine, bawat isa ay idinisenyo para sa mga partikular na aplikasyon at mga kinakailangan sa pagganap.

• Turbojet Engines : Ang pinakasimpleng anyo ng jet engine, kung saan ang lahat ng hangin ay dumadaan sa core ng makina. Ang mga Turbojet ay ang unang uri ng jet engine na binuo at kilala sa kanilang mataas na bilis at kahusayan sa matataas na lugar.
• Mga Turbofan Engine : Ang mga engine na ito ay may malaking fan sa harap, na nagpapataas ng volume ng hangin na lumalampas sa core engine. Ginagawa nitong mas tahimik at mas matipid sa gasolina ang mga turbofan engine kaysa sa mga turbojet, lalo na sa mas mababang bilis at taas. Ang ratio ng hangin na lumalampas sa core ng engine sa hangin na dumadaan sa core ay kilala bilang bypass ratio.
• Mga Turboprop Engine : Pinagsasama ang isang jet engine na may propeller. Ang mga makinang ito ay mahusay sa mas mababang bilis at karaniwang ginagamit sa mas maliit, rehiyonal na sasakyang panghimpapawid.

Mga Prinsipyo ng Operasyon

Ang pagpapatakbo ng isang jet engine ay higit na mauunawaan sa pamamagitan ng prinsipyo ng konserbasyon ng momentum. Ang thrust na nabuo ng isang jet engine, \(T\) , ay maaaring tantiyahin ng equation \(T = \dot{m}(v {e} - v {0}) + A {e}(p {e} - p_{0})\) saan

• \(\dot{m}\) ay ang mass flow rate ng hangin,
• \(v_{e}\) ay ang bilis ng mga maubos na gas,
• \(v_{0}\) ay ang bilis ng sasakyang panghimpapawid (o paunang bilis ng hangin),
• \(A_{e}\) ay ang lugar ng exhaust nozzle,
• \(p_{e}\) ay ang presyon ng mga maubos na gas, at
• \(p_{0}\) ay ang ambient pressure.

Binibigyang-diin ng formula na ito ang kahalagahan ng bilis ng tambutso ( \(v {e}\) ) sa pagbuo ng thrust. Kung mas mataas ang bilis ng tambutso na nauugnay sa bilis ng sasakyang panghimpapawid ( \(v{0}\) ), mas malaki ang thrust na ginawa.

Kahusayan at Pagganap

Ang kahusayan ng isang jet engine ay mahalaga para sa pagganap nito at epekto sa kapaligiran. Ang kahusayan ay maaaring masukat sa maraming paraan, kabilang ang fuel efficiency, thermal efficiency, at propulsive efficiency.

• Fuel Efficiency : Isinasaad ng kung gaano karaming thrust ang nabubuo sa bawat unit ng fuel na nakonsumo. Ang mga pagpapabuti sa disenyo ng makina, tulad ng mas mataas na mga ratio ng compression at advanced na materyales, ay nagpapataas ng kahusayan sa gasolina ng mga modernong jet engine.
• Thermal Efficiency : Nauugnay sa kung gaano kaepektibo ang pag-convert ng engine ng fuel energy sa mechanical energy. Ito ay tinutukoy ng pinakamataas na temperatura na maaaring makamit ng makina sa panahon ng proseso ng pagkasunog.
• Propulsive Efficiency : Sinusukat nito kung gaano kabisang ginagamit ng makina ang nabuong enerhiya nito upang itulak ang sasakyang panghimpapawid. Ang mga makina na may mas mataas na bypass ratio, tulad ng mga turbofan engine, ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na propulsive efficiency.

Mga Hamon at Inobasyon

Ang teknolohiya ng jet engine ay patuloy na nahaharap sa mga hamon tulad ng pagbabawas ng ingay, pagpapahusay sa kahusayan ng gasolina, at pagbabawas ng mga emisyon. Kasama sa mga inobasyon na tumutugon sa mga hamong ito ang pagbuo ng mga makina na may mas mataas na bypass ratio, ang paggamit ng mga composite na materyales upang mabawasan ang timbang, at ang pananaliksik sa mga alternatibong gasolina.

Habang patuloy na umuunlad ang teknolohiya ng jet engine, pinanghahawakan nito ang pangako ng mas mahusay, mas tahimik, at environment friendly na aviation. Ang pag-unawa sa mga pangunahing prinsipyo na namamahala sa operasyon nito ay mahalaga para sa pagpapahalaga sa mga pagsulong sa teknolohiya ng aerospace.