بدون شک هر جسمی که در کره زمین بخواهد حرکت کند به نیرو نیز دارد که این نیرو بسته به نوع محرک و نحوه حرکت آن به شکل های مختلفی طراحی میشوند که مولد این نیرو در وسیله های پرنده موتور هواپیما میباشد.

نیروی لازم برای حرکت هواپیما که نیروی تراست نامیده میشود از طریق سیستم پیشرانه و یا موتور آن تامین می‌شود که یکی از قسمت های اصلی هواپیما بوده و بوسیله آن میتواند به سمت جلو و یا بالا حرکت کند و بر نیرو های مخالف خود غلبه کند.

اولین هواپیماهایی که ساخته شده بود در آنها از موتور های پیستونی استفاده میشد اما با پیشرفت صنعت هوانوردی و پیشرانه ها، موتورهای جت جای آنها را گرفت که ما در این مقاله به معرفی این موتورها خواهیم پرداخت.

موتورهای جت 

موتور جت یا موتور شارشی نوعی موتور است که از شتاب دادن و تخلیه سوخت برای ایجاد پیش‌ رانش بر پایه قانون سوم نیوتن استفاده می‌کند. 

انواع موتورهای جت 

  • توربوجت
  • توربوشفت
  • توربوفن
  • توربوپراپ 
  • توربوفن
  • رم‌جت
Untitled 1 1 - موتور هواپیما
انواع موتورهای جت

نحوه عملکرد کلی این نوع موتورها به این صورت است که در ابتدا هوای آزاد از طریق یک مجرای ورودی به قسمت کمپرسور وارد شده و متراکم می‌شود، سپس هوای متراکم وارد محفظه‌ احتراق شده و با افزودن سوخت مشتعل می گردد.

گرمای ناشی از احتراق ترکیب هوا و سوخت باعث انبساط و به جریان افتادن آن به سمت انتهای موتور می‌گردد، این جریان منبسط شونده از میان  پره‌های توربین عبور می‌کند که از طریق شفت به کمپرسور متصل هستند.

از به حرکت درآمدن توربین توسط هوای منبسط شده، کمپرسور نیز به حرکت درمی آید.

زمانی که هوای منبسط شونده از قسمت توربین را عبور کرد، با سرعت بسیار بیشتری از زمانی که وارد موتور شده از آن خارج می‌شود که این اختلاف بین سرعت هوای ورودی و خروجی، رانش مورد نیاز را تولید می‌کند.

گاهی در هواپیماهای توربوجت، بعد از خروجی یا نازل، قسمتی به نام پس سوز قرار می‌دهند که باعث افزایش نیروی تراست موتور میشود.

در حالت کلی موتورهای جت مصرف سوخت بیشتری نسبت به دیگر موتورها دارند.

موتورهای جت از پنج قسمت اصلی تشکیل شده‌اند

Untitled 1 - موتور هواپیما
قسمت های مختلف موتور جت
  • ورودی
  • کمپرسور
  • محفظه ی احتراق
  •  توربین
  •  نازل 
  •  پس سوز

۱-ورودی (inlet)

این بخش اولین قسمتی میباشد که هوای وارد شده به موتور از آن میگذرد. وظیفه اصلی این قسمت کاهش سرعت و یکنواخت کردن جریان هوای ورودی به موتور میباشد.

۲-کمپرسور(Compressor)

هوا بعد از ورودی وارد کمپرسور می‌شود که وظیفه‌ اصلی آن متراکم کردن هوای ورودی میباشد.

کمپرسورها بر اساس نوع و نحوه عملکرد به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

330px Compressor Stage GE J79 - موتور هواپیما
کمپرسور موتور جنرال الکتریک با ۱۷ تیغه

الف) کمپرسورهای جریان محور 

امروزه در بیشتر موتورهای جت امروزی از این نوع کمپرسورها استفاده می‌شود 

ب) کمپرسورهای گریز از مرکز

از این نوع کمپرسورها  بیشتر در موتورهای گازی ساده یا قدیمی استفاده میشد.

۳-محفظه‌ احتراق (combustion chamber)

1200px Combustor on Rolls Royce Nene turbojet 2 1024x683 - موتور هواپیما
محفظه احتراق-Combustor

هوای فشرده از داخل کمپرسور به سمت محفظه‌ احتراق که از آلیاژی مقاوم در برابر دما و فشار بالا ساخته شده است رانده میشود و بعد از تزریق سوخت توسط سوخت پاش‌ها ، به دمایی بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ سانتی‌گراد می‌رسد.

محفظه  احتراق از قسمت های مختلفی همچون سوخت‌ پاش، جرقه‌ زن و اتاقک محفظه ی احتراق ساخته شده است.

در موتورهای توربینی محفظه‌های احتراق گوناگونی وجود دارد که هر کدام محاسن و معایب خود را دارند.

۴-توربین (Turbine)

وظیفه قسمت توربین در موتورها تأمین  قدرت و توان مورد نیاز برای گردش کمپرسور میباشد. با وجود اینکه شکل توربین شبیه به کمپرسور بوده اما عملکرد آن ها با هم تفاوت دارد.

Material types used in different sections in an Alstom gas turbine engine Re drawn from - موتور هواپیما
کمپرسور و توربین موتور جت

هر موتور توربوجت دارای یک اسپول (مجموعه کمپرسور، توربین و محور رابط) می‌باشد اما بعضی از موتورها، دارای دو یا چند اسپول میباشند.

ابتدا گازهای داغ ناشی از احتراق به پره‌های توربین برخورد کرده و نیروی لازم جهت چرخاندن کمپرسور و مکش هوا برای دور بعدی تولید می‌شود که این نیرو به وسیله‌ی شفت به کمپرسور انتقال داده شده و باعث به حرکت درآوردن آن میشود.

 چون دمای کارکرد توربین بسیار بالا می‌باشد، در ساخت آن از آلیاژهای مخصوصی استفاده می‌شود.

۵-نازل (nozzle)

نازل ها که نیروی پیشرانه‌ موتور را برای رانش هواپیما به سمت جلو تولید میکنند در واقع محل خروج گازهای خروجی از توربین می باشند.

گفتنی است که پس‌سوز بعد از این بخش نصب می شود.

۶-پس سوز (Afterburner)

هنگامی که گازهای خروجی با دمای بسیار بالا از موتور خارج می‌شوند، از طریق نازل‌های سوخت‌ پاش به آن سوخت تزریق می‌شود که در قسمت پس سوز، با مشتعل ساختن دوباره‌ی گازهای خروجی به ‌طور قابل‌ توجهی بر نیروی تراست می‌افزایند.

a4957160 216 Afterburner RC Jet 6 - موتور هواپیما
استفاده از پس سوز در جنگنده-Afterburner

به علت مصرف بسیار بالای سوخت از پس سوز فقط در شرایط اضطراری و جنگی استفاده میشود.

تنها هواپیمای مسافربری که در آن از پس سوز استفاده شده است هواپیمای کنکورد میباشد که آن هم به علت آلودگی صوتی زیاد و مصرف سوخت بالا، از کار برکنار شد.

منابع

https://www.explainthatstuff.com/jetengine.html

https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/aircraft-systems/how-does-a-jet-engine-turbofan-system-work-the-basics/