در حال بررسی...سرعت چرخش موتورهای توربوفن
موتورهای توربوفن باید توان لازم برای عملیات برخاست هواپیما و پرواز آن را فراهم کنند. برای دستیابی به این هدف، اجزای دوار این موتورها باید دارای سرعت بسیار بالا باشند. سرعت موتور، برحسب دور در دقیقه یا بطور کلی به صورت درصدی از حداکثر سرعت چرخش مجاز محاسبه می‌شود. موتورهای کوچکتر با سرعت بسیار بیشتری نسبت به موتورهای بزرگتر کار می‌کنند.
در چند دهه اخیر، اندازه موتورهای توربوفن بطور قابل‌توجهی افزایش یافته‌است. میزان نیروی پیشرانی که یک موتور تولید می‌کند تا حد زیادی تعیین‌کننده بهره‌وری عملیاتی آن است. موتورهایی با نسبت گذردهی بالا، تمایل به افزایش میزان نیروی پیشران تولیدی موتور دارند. نسبت گذردهی موتور، نسبت بین جریان اولیه (نرخ جریان جرمی هوای ورودی به هسته موتور) و جریان ثانویه (نرخ جریان جرمی کنارگذر موتور) است. موتورهای بزرگتر نیروی پیشران بیشتری تولید کرده و کارآمدتر هستند.
سرعت نوک پره
سرعت نوک پره، تعیین‌کننده حداکثر نسبت فشار تولیدشده توسط توربین و کمپرسور است. این امر به نوبه خود، حداکثر توان و بازدهی را که می‌توان توسط موتور به دست آورد، محدود می‌کند. هدف تولیدکنندگان موتور، دستیابی به بیشترین سرعت نوک پره برای افزایش کارآیی موتور است. سرعت نوک پره با بزرگ‌شدن اندازه پره‌ها افزایش می‌یابد. اگر قطر موتور به نصف کاهش یابد، سرعت چرخش باید دو برابر شود تا سرعت نوک ثابت بماند.
اندازه موتور
هرچه موتور کوچکتر باشد، میزان دور در دقیقه موردنیاز برای دستیابی به سرعت بهینه نوک پره بیشتر است. برای مثال، موتور لیپ محصول شرکت CFM اینترنشنال، نصب‌شده بر روی خانواده ایرباس A320neo (نمونه LEAP-1A) و بوئینگ ۷۳۷مکس (نمونه LEAP-1B) دارای سرعت دورانی N1 نزدیک به ۴۶۰۰ دور در دقیقه و سرعت دورانی N2 تا ۲۰۵۰۰ دور در دقیقه است.
از طرفی دیگر، سازندگان موتور باید سرعت نوک پره را در موتورهای بزرگتر محدود کنند. هدف تولیدکنندگان دستیابی به سرعت نوک در داخل یا اطراف منطقه شارش زیرصوتی است. شارش زیرصوتی در اطراف نوک‌ها، صدای موتور را به حداقل رسانده و در عین حال، بهره‌وری سوخت را افزایش می‌دهد. با این حال، سرعت نوک پره‌های فن در هنگام اعمال توان بالا، مانند برخاست، به سرعت مافوق صوت می‌رسد.
بنابراین حداکثر سرعت چرخش محور در موتورهای بزرگتر، کمتر از موتورهای کوچکتر است. به‌عنوان مثال، موتور GE90 محصول شرکت جنرال الکتریک که نیروی پیشران هواپیمای بوئینگ ۷۷۷ را تامین می‌کند، با حداکثر سرعت N1 به میزان ۲۸۵۰ دور در دقیقه و سرعت N2 به میزان ۱۰۸۵۰ دور در دقیقه می‌چرخد.
بطور مشابه، سرعت موتورهای بزرگ سه محوره، نسبتا کمتر از موتورهای کوچکتر است. موتور سه محوره ترنت XWB محصول شرکت رولزرویس که نیروی پیشران ایرباس A350 را تامین می‌کند، دارای سرعت N1 به میزان ۲۷۰۰ دور در دقیقه، سرعت N2 به میزان ۸۲۰۰ دور در دقیقه و سرعت N3 به میزان ۱۲۵۰۰ دور در دقیقه است.
بنابر اعلام رولزرویس، فن موتور ترنت XWB کمتر از ۳ متر قطر دارد و در هر ثانیه ۱.۳ تن هوا را هنگام عملیات برخاست از زمین جذب می‌کند. بطور مشابه، سرعت نوک پره‌های توربین پرفشار در هسته موتور، حدود ۱۹۰۰ کیلومتر در ساعت است که این عدد مقداری کمتر از دو برابر سرعت صوت است.
منبع:
