در حال بررسی...توان موتورهای توربوفن تجاری
موتورهای توربوفن، ماشین‌های پیچیده‌ای هستند که به منظور تولید نیروی پیشران کافی برای عملیات برخاست هواپیما و حفظ ایمنی آن در هنگام پرواز طراحی شده‌اند. عموما قدرت موتور جت در قالب نیروی پیشران آن قابل ارزیابی و ارائه است. در حالی که قدرت موتور یک هواپیمای پیستونی سبک یا یک خودرو را می‌توان بر حسب اسب بخار محاسبه کرد.
مقایسه قدرت یک موتور جت با موتور پیستونی کار آسانی نیست. در این نوشتار به اصول اولیه توان موتور پیستونی، موتور جت و نحوه مقایسه آنها پرداخته می‌شود.
عملکرد موتور پیستونی خودرو
یک موتور پیستونی بر اساس انتقال انرژی از میل‌لنگ به سامانه پیشرانه کار می‌کند. پیستون انرژی احتراق را به عمل مکانیکی تبدیل کرده و آن را به میل‌لنگ منتقل می‌کند. پیستون در سیلندر بالا و پایین می‌رود. میل‌لنگ به سامانه پیشرانه‌ای متصل است که چرخ‌ها و خودرو را به حرکت در می‌آورد.
همین اصل در مورد هواپیماهای پیستونی سبک نیز صدق می‌کند، جایی که میل‌لنگ پروانه را به حرکت در می‌آورد. توان خروجی موتور پیستونی بر حسب وات یا اسب بخار نشان داده می‌شود. یک اسب بخار معادل ۷۴۶ وات است.
عملکرد یک موتور توربوفن بزرگ
موتورهای توربوفن بر اساس اصل تراکم، احتراق و انبساط کار می‌کنند. فن بزرگ در جلوی موتور، جریان جرمی زیادی از هوای ورودی را از طریق چند مرحله کمپرسورهای کم‌فشار و پرفشار فشرده می‌کند. در نتیجه فشرده‌سازی، فشار و دمای هوا افزایش می‌یابد.
هنگامی که هوا به فشار و دمای مطلوب رسید، با سوخت اتمیزه‌شده در محفظه احتراق ترکیب می‌شود. ترکیب سوخت و هوای همگن‌شده در محفظه احتراق مشتعل شده و گازهای داغ تولید می‌کند. گازهای داغ منبسط شده انرژی را به چند مرحله از توربین‌ها قبل از خروج از اگزوز منتقل می‌کنند. سرعت خروج هوا افزایش می‌یابد و نیروی پیشران ایجاد می‌کند و هواپیما را به جلو حرکت می‌دهد.
نیروی پیشران بر حسب پاوند، کیلوگرم یا نیوتن بیان می‌شود. یک نیوتن معادل ۰.۱۰۲ کیلوگرم یا ۰.۲۲۵ پاوند است. بنابراین، نیروی پیشران برخاست موتور GE90 که بر روی هواپیمای خانواده بوئینگ ۷۷۷ نصب شده، معادل ۱۱۵ هزار پاوند یعنی ۵۱۴ هزار نیوتن خواهد بود.
مقایسه نیوتن با اسب بخار
قدرت موتور توربوفن بر اساس نیرو و مقاومت است. در همین حال، قدرت یک موتور پیستونی بر اساس قدرت محور است. برای ارائه یک تبدیل معنادار تئوری، باید نیروی پیشران را به توان محور تبدیل کرد. سپس قدرت محور بر حسب وات را می‌توان با قدرت میل‌لنگی که چرخ‌های ماشین را به حرکت در می‌آورد، مقایسه کرد.
با در نظرگرفتن سرعت هواپیما، وزن و نیروی مقاومت (نیروی پسا)، می‌توان تعداد وات تولیدشده توسط موتورها را تخمین زد. روش دیگر تخمین قدرت فن (بر حسب وات) موردنیاز برای راه‌اندازی فن موتور است.
بطور کلی، یک خودرو سواری متوسط ۱۵۰ تا ۲۰۰ اسب بخار توان تولید کرده، در حالی که دو موتور یک بوئینگ ۷۷۷ با بار کامل در یک پرواز سیر، تقریبا ۴۶ مگاوات قدرت تولید می‌کنند. یک مگاوات برابر با ۱۳۴۱ اسب بخار مکانیکی است. بنابراین، دو موتور GE90 در مثال ارائه‌شده تقریبا ۶۱۷۰۰ اسب بخار توان تولید می‌کنند.
بطور مشابه، چهار موتور نصب‌شده بر روی ایرباس A380 با بار کامل، تقریبا ۲۲۴ مگاوات نیرو در هنگام برخاستن، معادل نزدیک به ۳۰۰ هزار اسب بخار تولید می‌کنند. با این تخمین، هر موتور ۷۵ هزار اسب بخار نیرو تولید می‌کند.
منبع:
