Turbojet pret Turbofan
Turboreaktīva dzinējs ir gaiss elpojošs gāzturbīnas dzinējs, kas darbības laikā veic iekšdedzes ciklu. Tas pieder arī gaisa kuģu piedziņas dzinēju reakcijas dzinēju tipam. Sers Frenks Vitls no Apvienotās Karalistes un Hanss fon Ohains no Vācijas 30. gadu beigās neatkarīgi izstrādāja praktisko dzinēju koncepciju, taču tikai pēc Otrā pasaules kara reaktīvais dzinējs kļuva par plaši izmantotu piedziņas metodi.
Turboreaktīvai ir vairāki trūkumi zemskaņas ātrumā, piemēram, efektivitāte un troksnis; tāpēc, lai samazinātu šīs problēmas, tika izstrādāti uzlaboti varianti, kuru pamatā ir turboreaktīvie dzinēji. Turboventilatori tika izstrādāti jau 1940. gados, taču tos neizmantoja mazākas efektivitātes dēļ līdz 1960. gadiem, kad Rolls-Royce RB.80 Conway kļuva par pirmo sērijveida turboventilatoru dzinēju.
Vairāk par turboreaktīvo dzinēju
Aukstais gaiss, kas ieplūst pa ieplūdes atveri, tiek saspiests līdz augstam spiedienam aksiālās plūsmas kompresora secīgos posmos. Parastajā reaktīvo dzinēju gaisa plūsmai tiek veiktas vairākas saspiešanas stadijas, un katrā posmā spiediens tiek paaugstināts līdz augstākam līmenim. Mūsdienu turboreaktīvie dzinēji var radīt pat 20:1 spiediena attiecību, pateicoties uzlabotajām kompresora pakāpēm, kas izstrādātas ar aerodinamiskiem uzlabojumiem un mainīgu kompresora ģeometriju, lai nodrošinātu optimālu kompresiju katrā posmā.
Gaisa spiediens arī paaugstina temperatūru, un, sajaucoties ar degvielu, veidojas degošs gāzu maisījums. Šīs gāzes sadegšana paaugstina spiedienu un temperatūru līdz ļoti augstam līmenim (1200 oC un 1000 kPa) un gāze izspiežas cauri turbīnas lāpstiņām. Turbīnas sekcijā gāze iedarbojas uz turbīnas lāpstiņām un griež turbīnas vārpstu; parastajā reaktīvā dzinējā šis vārpstas darbs darbina dzinēja kompresoru.
Tad gāze tiek virzīta caur sprauslu, un tas rada lielu vilces spēku, ko var izmantot gaisa kuģa darbināšanai. Pie izplūdes gāzes ātrums var būt krietni virs skaņas ātruma. Reaktīvā dzinēja darbība ir ideāli modelēta pēc Breitona cikla.
Turboreaktīvie dzinēji ir neefektīvi lidojumā ar mazu ātrumu, un optimālā veiktspēja ir lielāka par 2 Mach. Vēl viens turboreaktīvo dzinēju trūkums ir tas, ka turboreaktīvie dzinēji ir ārkārtīgi trokšņaini. Tomēr tās joprojām tiek izmantotas vidēja diapazona spārnotajās raķetēs ražošanas vienkāršības un mazā ātruma dēļ.
Vairāk par turboventilatora dzinēju
Turboventilatora dzinējs ir uzlabota turboreaktīvo dzinēja versija, kurā vārpstas darbs tiek izmantots, lai vadītu ventilatoru, lai uzņemtu lielu gaisa daudzumu, saspiestu un virzītu cauri izplūdes gāzēm, lai radītu vilci. Daļa gaisa ieplūdes tiek izmantota, lai darbinātu reaktīvo dzinēju kodolā, bet otra daļa tiek virzīta atsevišķi caur kompresoru sēriju un tiek virzīta caur sprauslu bez sadegšanas. Šī atjautīgā mehānisma dēļ turboventilatoru dzinēji ir mazāk trokšņaini un nodrošina lielāku vilci.
Augstas apvedceļa dzinējs
Gaisa apvada koeficients ir definēts kā attiecība starp gaisa masas plūsmas ātrumu, kas tiek izvadīts caur ventilatora disku, kas apiet dzinēja serdi bez aizdegšanās, un masas plūsmas ātrumu, kas iet caur dzinēja serdi, kas ir iesaistīts sadegšana, lai ražotu mehānisko enerģiju, lai darbinātu ventilatoru un radītu vilci. Augsta apvada konstrukcijā lielākā daļa vilces tiek attīstīta no apvedceļa plūsmas, bet zemā apvedceļā - no plūsmas caur dzinēja serdi. Augsta apvada dzinēji parasti tiek izmantoti komerciāliem nolūkiem, jo tiem ir mazāks troksnis un degvielas efektivitāte, un zema apvada dzinēji tiek izmantoti tur, kur nepieciešama lielāka jaudas un svara attiecība, piemēram, militārās kaujas lidmašīnas.
Kāda ir atšķirība starp turboreaktīvo un turboventilatoru?
• Turboreaktīvie dzinēji bija pirmie gaisa kuģu gāzes turbīnu dzinēji, savukārt turboreaktīvie dzinēji ir uzlabots turboreaktīvo dzinēju variants, kas izmanto reaktīvo dzinēju, lai darbinātu ventilatoru, lai radītu vilci (turboventilatora kodolā ir gāzes turbīna).
• Turboreaktīvie dzinēji ir efektīvi pie lielākiem ātrumiem (virsskaņas) un rada lielu troksni, savukārt turboventilatori ir efektīvi gan zemskaņas ātrumos, gan transskaņas ātrumos un rada mazāk trokšņa.
• Turboreaktīvie dzinēji pašlaik tiek izmantoti īpašos militāros lietojumos, taču turboventilators joprojām ir vispiemērotākā dzinējspēka izvēle gan militārām, gan komerciālām lidmašīnām.
• Turboreaktīvajā dzinējā vilci ģenerē tikai gāzturbīnas izplūdes gāze, savukārt turboventilatora dzinējos daļu vilces spēka rada apvada plūsma.
Diagrammas avots:
en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg
