به گزارش ثریا اگر نگاهی دقیق به عملکرد داخلی پیچیده یک موتور توربوفن مدرن بیندازید، نحوه عملکرد آن شما را متحیر خواهد کرد.
موتور جت یک قطعه صنعتی بسیار پیچیده است که وظیفهای ساده به عهده دارد: تامین نیروی محرکهای که هواپیما برای پرواز به آن نیاز دارد. زمانی که هواپیما روی باند حرکت میکند و سپس به آسمان میرود، افراد احساس میکنند که کمی به داخل صندلی خود فرو میروند، شاید بتوانید علت آن را حدس بزنید. در زیر هر بال هواپیما، موتورهای توربوفن قرار دارند، که هوا وارد آنها شده، و موتورها این هوا را به سمت عقب شتاب میدهند تا نیروی رانش مورد نیاز برای پرواز را تولید کنند.
ممکن است جزئیات داخلی موتورهای تجاری شرکتهایی نظیر: «جنرال الکتریک»، «رولز رویس»، و «پرت اند ویتنی» با هم متفاوت باشند، اما اصول اولیه آنچه در آنها اتفاق میافتد یکسان است.
اما بوث، یکی از مدیران زیر سیستم در رولز رویس میگوید: «یک موتور جت توربوفن مدرن بر اساس قانون سوم نیوتن کار میکند. هر کنشی واکنشی دارد به همان مقدار و در جهت مخالف آن.»
در حالی که توضیحات فنی سطح بالا، ممکن است ساده به نظر برسد، اما فرآیند درون خود موتور، هم پیچیده و هم جذاب است. در این مقاله به عملکرد داخلی موتور هواپیما، از فشرده شدن هوا تا احتراق سوخت و بالا رفتن دما، پرداختهایم.
فنهای جلوی موتور، هوا را به داخل میکشند
اگر از گیتهای فرودگاه به موتور یک هواپیما نگاه کنید میتوانید پرههای فن که در داخل بدنه موتور، و در جلو آن قرار دارند را ببینید. قطر این پرهها واقعا بزرگ هستند. مثلا موتور GE۹X جنرال الکتریک دارای یک فن با ۱۶ پره است که قطر آن تقریبا ۵ متر است. یکی از این موتورها میتواند ۴۷۰ هزار نیوتن، نیروی رانش تولید کند، اگرچه طبق رکورد ثبت شده در سال ۲۰۱۷، این موتور حتی میتواند به یکباره انرژی بیشتری نیز تولید کنید.
کریستوفر لورنس، مهندس ارشد در GE Aerospace میگوید: «یک فن بزرگ در جلو هواپیما وجود دارد که در واقع حدود ۹۰ درصد نیروی رانش را تأمین میکند.»
موتور GE۹۰ را در نظر بگیرید که در هواپیماهایی مانند بوئینگ ۷۷۷ در زیر بالهای هواپیماها آویزان است. شرکت سازنده این موتور میگوید: هر یک از موتورهای این هواپیما، در هنگام بلند شدن، در هر ثانیه حدود ۱۶۰۰ کیلوگرم هوا را به داخل میکشند.
فن در هوا میچرخد و با عبور هوا از موتور، مقدار نسبتاً کمتری از هوا در یک مسیر به جریان میافتد و به سمت مرکز و هسته دستگاه میرود. اما بیشتر هوا از کنارهسته عبور میکرده (یا اصطلاحا بایپس میشود) و از آن عبور میکند و مستقیماً از پشت خارج میشود. هوای بایپس شده در واقع هوایی است که از هسته عبور نمیکند و برای به حرکت درآوردن هواپیما، بیشترین کار را انجام میدهد.
تفاوت بین حجم هوایی که از هسته عبور میکند و حجم هوای بایپس شده در هسته موتور، با عنوان «نسبت بایپس موتور» شناخته میشود. سازندگان موتور میخواهند که نسبت بای پس موتور در بالاترین راندمان ممکن باشد. لورنس میگوید: «کارآمدترین راه برای انجام این کار، گرفتن هوای زیاد و کمی افزایش فشار است. موتورهای اولیه هواپیماها، نسبت بای پس بسیار پایینی داشتند؛ بنابراین بیشتر هوا از هسته عبور میکرد، و تنها مقدار کمی از هوا از طریق بایپس و با سرعت نسبتا بالایی از آن عبور میکرد. "، اما امروزه موتورهای توربوفن نسبت بای پس بسیار بالایی پیدا کردهاند.
البته استثنایی که در اینجا وجود دارد موتورهای جت در هواپیماهای نظامی هستند، مثلا موتور جتهای جنگنده که نسبت به موتور هواپیماهای تجاری، نسبت بای پس بزرگی ندارند. این هواپیماها علاوه بر صرفهجویی در مصرف سوخت، مزیتهای دیگری نیز دارند - مانند توانایی مانورپذیری بالا، رسیدن به سرعتهای مافوق صوت و قرار نگرفتن آنها در دیدرس، به دلیل یکپارچگی نزدیک آنها با بدنه؛ و امکان استفاده از پسسوزها. (پسسوز به انگلیسی Afterburne، جزئی است که به موتور جت هواپیماهای مافوق صوت اضافه میشود. استفاده از این حالت میتواند رانش را تا ۷۰٪ افزایش دهد.).
فشرده شدن هوا در هسته و احتراق
پرههای فن در جلو برای چرخش نیاز به نیرو دارند و اینجاست که هسته موتور وارد عمل میشود. درصد کمی از هوایی که از هسته عبور میکند (حدود ۱۰ درصد، زیرا ۹۰ درصد دیگر بایپس میشوند) یک فرآیند چند مرحلهای را تجربه میکند.
اولین بخش هسته، کمپرسور است، و همانطور که از اسمش پیداست، جایی است که هوا در آن فشرده میشود. در این قسمت هوا متراکمتر شده و گرم میشود. بوث میگوید: «پرههای کمپرسور شامل چندین قسمت پلهای شکل چرخان، و محورهای کمپرسور که ساکن هستند، میباشد. به تدریج با کوچکتر شدن و کوچکتر شدن تیغههای کمپرسور، هوا فشرده و فشردهتر میشود.
البته هوا نمیخواهد که فشرده شود، و انجام فشردهسازی آن روندی کاربر است. به گفته بوث: «این کار مثل این است که بخواهیم آب را در یک سربالایی به جریان بیاندازیم!»
پس از مرحله کمپرسور، نوبت به احتراق میرسد. سوخت جت مشتعل میشود و هوا را بیشتر گرم میکند. لورنس که یک سرمهندس در جنرال الکتریک است میگوید: اگر دمای هوا در انتهای دم کمپرسور، در حدود ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد باشد، ممکن است پس از عبور از محفظه احتراق به ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد یا بیشتر برسد. برای مقایسه، باید بگوییم که دمای گدازههای یک آتشفشان در هاوایی در حدود ۱۱۷۰درجه است.
به گفته لورنس: هوای سوزانی که از محفظه احتراق خارج میشود، به طرز شگفتانگیزی، «بالاتر از نقطه ذوب پرههای توربینهای پشت سر آنها هستند». در واقع ما باید هوا را از طریق آن پرهها پمپاژ کنیم تا از ذوب شدن پرهها جلوگیری کنیم. این هوای نسبتاً خنکتر از قسمت کمپرسور میآید. رولز رویس نیز برای جلوگیری از ذوب شدن پرههای توربین خود، کاری مشابه این را انجام میدهد.
سازندگان موتور هواپیما میخواهند تا هم نسبت بای پس بزرگی داشته باشند، و هم داخل موتور بسیار داغ باشد. لورنس میگوید: «هرچه دما را بالاتر ببرید، کارآیی هسته بیشتر میشود.»
تولید انرژی توسط توربینها در هسته موتور
بعد از اینکه هوا بسیار گرم شد، بعنوان آخرین وظیفه یک کار مهم وجود دارد: چرخاندن تعدادی توربین. در یک موتور جنرال الکتریک دو توربین وجود دارد، یک توربین فشار قوی و یک توربین کم فشار. لورنس میگوید: «شما حجم مشخصی از هوا را دارید که انرژی بالایی دارد. دلیل انجام همه این کارها این است که انرژی در این مرحله از طریق توربین آزاد شود.»
هریک از این دو توربین وظیفه خاصی بر عهده دارند. لورنس میگوید اول اینکه توربین فشار قوی «این انرژی را گرفته و کمپرسور را میچرخاند، که این کار اساساً باعث راهاندازی هسته میشود.»؛ و سپس در توربین کم فشار، آن انرژی دریافت شده و شفت را میچرخاند که باعث چرخش فن (در جلوی موتور) میشود.
در موتورهای ترنت رولز رویس، نظیر آنچه در ایرباس A۳۵۰ وجود دارد، یک توربین فشار متوسط نیز بین توربینهای فشار قوی و کم فشار وجود دارد. در این صورت، دو توربین اول باعث میشوند تا کمپرسور کار کند و توربین آخری، به پرههای بزرگ جلو فن نیرو میدهند.
به طور خلاصه: هوایی که وارد هسته میشود، فشرده شده و با احتراق سوخت، داغتر میشود. سپس این هوای فشرده داغ توربینها را به حرکت در آورده و یکی از آن توربینها، به پرههای فنی که در جلوی موتور قرار گرفته است، نیرو میدهد. به یاد داشته باشید، این بایپس هوا در کنار هسته است که در مقایسه با اگزاست هسته (که وظیفه آن تخلیه گاز داغ به درون اتمسفر است)، بیشترین نیروی رانش را به موتور میدهد.
بوث میگوید: «سرعت هوای بایپس شده، نسبت به آنچه از هسته موتور عبور میکند کمتر است و این هوا همچنان آنقدر جرم دارد که تولید نیروی رانش زیادی کند.» به خاطر این نیروی رانش است که هواپیما میتواند به سمت آسمان پرواز کند.
منبع: خبر آنلاین
محقق ایرانی باکتری را به ترانزیستور تبدیل کرد
جیمز وب ۳ سیاهچاله فعال در یک کهکشان دوردست کشف کرد
مصوبه مهم درباره اقتصاد دیجیتال
تولید ماده اولیه داروی ایرانی درمان «فیبروز کبدی»
ایده امیرکبیر در تأسیس دارالفنون چه بود؟
پرچم انتقام و خونخواهی بر فراز گنبد مساجد کشور به اهتزاز درمی آید
راهاندازی موکبهای دائمی در مرز ایران و عراق
چرا رهبر شهید به جوانان اروپایی نامه نوشتند؟
آثار و عوامل تجربه زیسته احساس تنهایی در دختران تجرد زیست
«فرمانده هرمز» را چقدر میشناسید؟
جزئیات برنامههای هفته آموزش هنر اعلام شد
شوراهای آموزش و پرورش؛ ظرفیت ملی برای جهش کیفیت و عدالت تربیتی
کاهش ۲۰ درصدی تخلفات اداری آموزشوپرورش
زنگ نماز همراه با زنگ مدرسه نواخته شود
آغاز دریافت کارت ۵ آزمون علوم پزشکی از امروز
جدیدترین تغییرات فراخوان جذب هیئت علمی علوم پزشکی را اینجا ببینید
آغاز ثبت نام پذیرفته شدگان آزمون دکتری از اول شهریور
جزئیات ثبت نام آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی گروه علوم پزشکی اعلام شد
نتایج نهایی آزمون دکتری اعلام شد
بیش از ۷۵۰ هزار نفر کارت کنکور ۱۴۰۵ و آزمون پذیرش دانشجو معلم گرفتند
زمان و تعداد سوالات گروههای پنجگانه کنکور سراسری ۱۴۰۵ مشخص شد
هشدار درباره کاهش رتبه علمی ایران در جهان
پایان اسکرول بینهایت و شمارش لایک در اینستاگرام
آزمون تربیت معلم همزمان با کنکور سراسری ۱۴۰۵ برگزار میشود
بزرگترین هواپیمای تمام برقی جهان ۲۷ دقیقه پرواز کرد
«ایران دیجیتال»؛ پیوند فناوری و نظام تعلیم و تربیت
تضمین امنیت کنکور رکن اصلی تحقق عدالت آموزشی/ برخورد قانونی با تقلب
توزیع کارت کنکور ۱۴۰۵ از امروز آغاز شد
ناسا به طرح لشکرکشی روباتهای کروی به تایتان گرنت داد
حضور بیش از ۱۰۰ استارتاپ در اینوتکس ۲۰۲۶ قطعی شد
برگزاری محفل قرآنیها به مناسبت چهلم رهبر شهید انقلاب
صفحه اینترنتی معرفی رهبر شهید به زبان ژاپنی راه اندازی شد
تهیه کننده سریال اسباب زحمت: شخصیتهای سریالهای آقاخانی از جنس مردم هستند
گرامیداشت رهبر شهید با نگاهی به اندیشه ایشان در حوزههای انسانی
جدول پخش شبکه ۴ تغییر کرد
گردهمایی اصحاب هنر و اندیشه با گفتاری درباره آینده نزدیک ایران برگزار میشود
مرحوم ابوترابی الگوی مقاومت در شرایط سخت اسارت
نگاهی به حدود ۶۰۰ آیه مرتبط با جهاد و قتال و پاسخ به چالشهای امروز در این کتاب
مهران مدیری تحت عمل جراحی و درمان قرار گرفت
آموزش و پرورش باید در کنار سه قوه، «قوه چهارم» کشور باشد
حامد همایون مهمان درجام شد
«غوطهور» در صف اکران رفت
خوراک رسانهای کودک دهه ۶۰ با امروز فرق دارد
چگونه ایمان در زمان جنگ تقویت میشود؟
بزرگداشتی برای میراث دار فلسفه و طب حکیم ابوعلی سینا
درباره ارتداد در اسلام و انواع آن بیشتر بدانید
امتحانات ترم تابستان دانشگاههای سراسری و آزاد حضوری شد
آمادگی کامل شبکه ملی اجرا و حفاظت برای برگزاری مطلوب کنکور ۱۴۰۵
ثبتنام آزمون دکتری گروه علوم پزشکی سال ۱۴۰۵
حکم اخراج یکی از دانشجویان دانشگاه شریف ابلاغ شد
مسعود امیرلویی پس از ۵ سال مبارزه درگذشت
تمدید مهلت ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
حمله سایبری گسترده به تأسیسات آب آمریکا
دستگاههای عکسبرداری پزشکی کوچکتر میشوند
اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵
امتحانات ترم تابستان دانشگاهها حضوری شد
راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی
مهلت ویرایش محل برگزاری چهلمین دوره آزمون دستیاری دندانپزشکی تمدید شد
دستور جدید ترامپ به شرکت ها برای حمله سایبری
اخراج ۲ دانشجو به دلیل توهین به پرچم مقدس ایران
یافتههای جدید از نقش استارلینک در تجاوز نظامی آمریکا به ایران
مراسم معرفی سرپرست صندوق رفاه دانشجویان برگزار شد
تمهیدات لازم برای بازگشایی مطلوب مدارس خوزستان
رئیس جمهور: مسجد یکی از ظرفیتهای مؤثر در ارتقای سطح سواد عمومی است
تابستان؛ فرصتی برای جبران بخشی از عقبماندگیها دانش آموزان
آغاز پیشثبتنام تکمیل ظرفیت میانپایه و پایه دهم مدارس شاهد
۲۴۰۷ پروژه مدرسهسازی سال گذشته تحویل شد
نظر پیامبر (ص) درباره خاک بازی کودکان چیست؟
شنیدن صدای جامعه باید با یک سازوکار شفاف انجام شود
نماز خواندن در خانه ای که سگ در آن است چه حکمی دارد؟
«زوتوپیا ۳» ساخته میشود
آغاز پخش برنامه «محفل ستارهها»؛ این برنامه برای حال خوب کودکان است
آغاز پخش «هزار داستان» با اجرای مجری معروف
مدیرعامل جدید مؤسسه فرهنگی دارالعرفان شیعی معرفی شد
چرا باید سیره مبارزاتی ائمه اطهار را بازخوانی کنیم؟
حمایت از نخبگان با اولویت هوش مصنوعی با تمرکز بر همکاری با دانشگاههای تراز اول
روسیه توسعه رقیب استارلینک را به سرعت ادامه میدهد
۱۰ سؤال از محاسبه نتیجه آزمون دستیاری حذف شد
پاول دوروف تولد ۱۳ سالگی تلگرام را تبریک گفت
آغاز سال تحصیلی دانشگاهها از ۴ مهرماه
تعیین ظرفیت ۴۸۳۰ نفری برای آزمون ارشد علوم پزشکی
توزیع کارت کنکور ۱۴۰۵ از ۲۶ مرداد آغاز میشود/ اعلام نحوه رفع نقص کارت
تمدید مهلت ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
۱۰ سؤال از محاسبه نتیجه آزمون دستیاری حذف شد
اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵
سرپرست صندوق رفاه دانشجویان منصوب شد
آغاز سال تحصیلی دانشگاهها از ۴ مهرماه
حسین خواجه امیری «پهلوان آواز» به سوی خانه ابدی بدرقه شد
راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی
شنبه آخرین مهلت ثبتنام در ۵ آزمون علوم پزشکی
کمپین تابستانی فیدیبو برای کتابخوانها
آغاز نامنویسی بیستودومین فراخوان جذب هیئت علمی پزشکی از فردا
چالشهای مربوط به «از دست نرفتن روایت»در عرصه بینالمللی از زبان معاون وزیر علوم
اختلال در بخش پرداخت هزینه سامانه ثبت نام آزمونهای علوم پزشکی کشور
امتحانات ترم تابستان دانشگاهها حضوری شد
سید جلال حسینی درگذشت
صلح امام حسن (ع) چه تاثیری در افشای چهره واقعی نفاق اموی داشت؟
حمایت از نخبگان با اولویت هوش مصنوعی با تمرکز بر همکاری با دانشگاههای تراز اول
اخراج ۲ دانشجو به دلیل توهین به پرچم مقدس ایران
علی نصیریان مهمان نخستین برنامه «همکلام» شد
هوش مصنوعی با یک هزار میلیارد پارامتر به رقابت اوپن ای آی میرود
انتشار کتابهای «احکام کاربردی نوجوان» برای تازهمکلفها
مهلت ویرایش محل برگزاری چهلمین دوره آزمون دستیاری دندانپزشکی تمدید شد
شکایت از ترامپ برای فروش پستهایش
امسال آیفون ۱۸ عرضه نمیشود؟
چرا ربیعالاول، بهار ماهها نامگذاری شده است؟
آغاز پخش برنامه «محفل ستارهها»؛ این برنامه برای حال خوب کودکان است
سفر جهادی به بشاگرد در کتاب «تختههای سفید» روایت شد
آخرین وصایای امام رضا(ع) به اباصلت
تمهیدات لازم برای بازگشایی مطلوب مدارس خوزستان
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.