معرفی موتور های جت
موتور های جت کلا به هفت دسته تقسیم می شوند:
۱.توربین گاز
۲.توربو فن
۳.رم جت
۴.پالس جت
۵.پرشر جت
۶.توربو جت
۷.توربو پراپ
1. توربین گازدر حقیقت تمامی موتورهای جتی که دارای توربین هستند توربین گاز نامیده می شوند ولی اصطلاح توربین گاز بیشتر به موتورهای جتی داده میشود که هدف استفاده از آنها تولید رانش نیست بلکه چرخاندن توربین و اکثرا برای تولید برق است و برخی اوقات در طراحی و نحوه قرار گرفتن توربین ها و نازل با انواع دیگر موتور جت تفاوت عمده ای دارند . در توربین های بخار برای چرخاندن توربینها ابتدا آب را توسط سوختهای فسیلی حرارت میدهند تا آب تبدیل به بخار شود و بخار سبب چرخش توربین میشود که این سیستم دارای ضعفهایی است از جمله حجیم بودن دستگاهها و تشکیلات نیروگاه ولی در توربین گاز مرحله تبدیل آب به بخار حذف شده است و گاز های داغ خروجی که در توربین بخار هدر میشوند در این حالت مستقیما سبب چرخش توربین میگردد
۲. توربوفنموتور های توربو فن در واقع دارای فرآیندی مابین دو موتور توربوجت و توربو پراپ هستند . تفاوت این موتور با موتور توربو پراپ در این نکته است که پنکه موتور توربوپراپ کاملا خارج از پوسته و بدنه موتور قرار دارد ولی در موتور توربوفن این پنکه کاملا در داخل پوسته موتور قرار دارد . از این نوع موتور جت برای سرعت های مادون صوت استفاده میگردد .توربوفن ها دارای بازدهی نسبی زیادی هستند . بخشی از هوای ورودی توسط پنکه این موتور توسط داکتی و جدا از محفظه احتراق و توربین ولی در امتداد آنها به سمت نازل پیش برده میشود که در نهایت نیز به گاز های داغ تولیدی میپیوندد و بر نیروی رانش تولیدی میافزاید . در زیر شکلی برش خورده از یک موتور توربو فن مشاهده میشود ولی داکت هدایت هوا در شکل مشخص نیست .
رم جترم جتها را توربین گازی به حساب نمی آورند زیرا این نوع از موتور جت دارای کمپرسور و توربین نمیباشد موتور رم جت اکثرا به عنوان موتور دوم مورد استفاده قرار میگیرد به اینصورت که هواپیما یا راکت در ابتدا توسط موتور اصلی خود به پرواز در میاید و پس از رسیدن به سرعت معین که میزان فشار و سرعت لازم هوای ورودی برای رم جت تامین گردید موتور رم جت خود را روشن میکند . رم جتها نسبت به انواع دیگر موتورهای جت تولید رانش بیشتری میکنند ولی برای شروع پرواز مناسب نمیباشند
. پالس جتپالس جتها یکی از انواع قدیمی موتور جت میباشند که بعضی اوقات بدلیل مشترکاتی با رم جت یکی شمرده میشوند .پالس جت ها همانند رم جت نه دارای کمپرسور هستند و نه دارای توربین ولی از نظر کار کرد تفاوت عمده ای دارند .موتورهای پالس جت در گذشته کاربرد داشتند و در هواپیما های قدیمی به عنوان پیشران استفاده میشدند ولی هم اکنون استفاده چندانی ندارند چراکه امروزه موتور های توربو جت با بازدهی بالا جایی برای انواع دیگر باقی نگذاشتند ولی به دلیل سیستم کارکرد جالبی که این موتور دارد به تشریح دونوع از این موتور میپردازیم .در موتورهای پالس جت به خصوص نوع دریچه دار عمل احتراق با فرض ایده آل حجم ثابت است . دقت شود که پالس جت ها بر خلاف رم جت ها در سرعت صفر نیز قابلیت استارت و کار آیی هستند .( در مورد پالس جت ها این باور عمومی وجود دارد که حداکثر سرعت پرنده ای که با پیشران پالس جت حرکت میکند زیر 750 کیلومتر بر ساعت میباشد )سیکل کارکرد پالس جت دریچه دار :احتراق : در این فاز احتراق سوخت منجر به تشکیل توده بزرگی از گرما و فشار میشود فشار حاصل منجر به بسته ماندن شیر یکطرفه که در پشت هوا و سوخت محترق میباشد میگردد در نتیجه توده محترق بناچار فقط در مسیرمورد نظر میتواند حرکت کند.انفجار:در این مرحله سوخت و هوای منبسط شده از نازل خارج میگرددو گازهای داغ خروجی منجر به تولید نیروی رانش میگردد.سوخت گیری:گازهای داغ بدلیل انعطاف پذیری و دارا بودن جرم تمایل به حفظ حرکت خود به سمت نازل را دارند حتی اگرفشار داخل موتور کمتر فشار محیط باشد خروج این گازها از محفظه احتراق موجب افت فشار در محفظه و بازشدن شیر یکطرفه میگردد و مقداری سوخت و هوا به این محفظه وارد میشودفشردگی:بدلیل فشار کم موجود بین هوا و سوخت ورودی و گازهای داغ خروجی مقداری از این گازهای داغ به محفظه احتراق باز میگرددکه این عمل موجت محترق شدن این توده هوا و سوخت میشود و سیکل به مرحله اول باز میگردد .
سیکل کارکرد پالس جت بدون دریچه :
در پالس جت های بدون دریچه خمی که مابین محفظه احتراق و نازل قرار دارد دقیقا کاری را انجام میدهد که دریچه در نوع دریچه دار انجام میدهد .با وجود این خم در این ناحیه کاهش فشار ایجاد شده و مقداری از گاز های در حال خروج را به محفظه احتراق باز میگرداند .و بقیه مراحل دقیقا همانند نوع دریچه دار میباشد که در بالا توضیح داده شد .۵. پرشر جتاین موتور جت امروزه کاربردی در صنایع هوایی و به عنوان پیشران جت ندارد . این موتور را میتوان طرحی ابتدایی از موتور رم جت دانست . در این پیشران جت سوخت از قسمت بالایی به داخل لوله ای چند تکه که از بالا به پایین قطور تر میگردد پاشیده میشود و از قسمت بالایی و دهانه لوله و همچنین از فواصلی که مابین این لوله چند تکه وجود دارد هوای تازه وارد لوله شده و با سوخت مخلوط میگردد . سپس مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه احتراق شده و محترق میگردند . برای گرم کردن سوخت پیش از عمل احتراق ، لوله سوخت رسان را در محفظه احتراق و بدور جدار داخلی آن میپیچانند و به این ترتیب سوخت گرما را از توده گاز داغ محترق شده دریافت میکند و گرم میشود ، به این ترتیب عمل احتراق نیز با کیفیت بهتری انجام میگردد. ۶. توربو جتتوربو جتها از انواع متداول موتورهای جت هستند که در اکثرهواپیماهای جنگنده و پرنده هایی که با سرعتهای زیاد حرکت میکنند استفاده میگردد . در زیر به طرز کار موتور توربو جت میپردازیم 1 . در مرحله اول هوا از طریق دهانه ورودی وارد ابتدای قسمت کمپرسور میشود .2 .در مرحله بعدی هوا توسط کمپرسور فشرده شده و بطرف دیفیوژر فرستاده میشود . 3 .پس از کاسته شدن سرعت و افزایش فشار و دمای هوا در دیفیوژر هوا به محفظه احتراق و سپس لوله احتراق فرستاده میشود . 4 .پس از عملیات احتراق در موتور گاز های داغ تولیدی باعث چرخش توربین و در نتیجه محور متصل به توربین میگردد.از نکات قابل توجه در طراحی یک توربو جت طراحی بخش نازل و خروجی است چراکه هدف استفاده از توربوجت نیروی رانش پرنده میباشد . در بهترین حالت فشار ستون هوای داغی که از موتور خارج میگردد با فشار جو اطراف پرنده برابر است .توربو جت با جریان محوری (با کمپرسور محوری چند مرحله ای):
توربو جت با جریان مرکزی (با کمپرسور سانتریفیوژ چند مرحله ای):
۷. توربو پراپموتور جت توربو پراپ ، موتوری است ما بین موتور توربوفن و توربو جت .طرز کارکرد این موتور با توربو جت دقیقا همسان میباشد . پروانه بزرگ که به شفت اصلی متصل است نیروی رانش یا تراست تولید میکند نیروی تراست تولیدی پروانه همراه با نیروی رانش تولیدی توسط گازهای داغ خروجی نیروی رانش برآیند را تولید میکند