Silnik turbowentylatorowy - Polski Serwis Naukowy

Silnik turbowentylatorowy

Schemat silnika turbowentylatorowego.

Cywilny silnik turbowentylatorowy - pod skrzydłem Boeinga 737

Silnik turbowentylatorowy CFM56 - widok od tyłu.

Silnik turbowentylatorowy to odmiana silnika turboodrzutowego dwuprzepływowego o dużym stosunku dwuprzepływowości (ang. high-bypass turbofan). Wyposażony w dużej średnicy wentylator (pierwszy człon sprężarki), który spręża wstępnie powietrze i które zostaje skierowane na dwa tory:

Stosunek ciśnień silnika (EPR) (ang. Engine Pressure Ratio) - dla silnika odrzutowego jest to stosunek ciśnienia na wlocie silnika do ciśnienia na wylocie, zaś dla śmigła jest to prędkość obrotowa, kompensowana odpowiednio do aktualnych warunków otoczenia.

Samolot – statek powietrzny cięższy od powietrza (aerodyna), utrzymujący się w powietrzu dzięki wytwarzanej sile nośnej za pomocą nieruchomych, w danych warunkach względem statku, skrzydeł. Ciąg potrzebny do utrzymania prędkości wytwarzany jest przez jeden lub więcej silników.

Na silnik właściwy, czyli dalsze stopnie sprężarek - kolejno do niskiego i do wysokiego ciśnienia, a następnie do komory spalania silnika i na turbinę.
Do kanału zewnętrznego, z którego jest kierowane bezpośrednio do atmosfery, wytwarzając w ten sposób ciąg w sposób zbliżony do ciągu śmigła napędzanego np. silnikiem tłokowym.

Gorące sprężone gazy opuszczające komorę spalania napędzają turbiny wysokiego i niskiego ciśnienia (turbiny te napędzają z kolei sprężarki) oddając im część energii a następnie wypływają przez dyszę wylotową, rozprężając się w niej i przyśpieszając, co generuje pozostałą część ciągu takiego silnika.

Hałas – dźwięki zazwyczaj o nadmiernym natężeniu (zbyt głośne) w danym miejscu i czasie, odbierane jako: "bezcelowe, następnie uciążliwe, przykre, dokuczliwe, wreszcie szkodliwe”. Reakcja na hałas w dużym stopniu zdeterminowana jest nastawieniem psychicznym. Na ochronę przed hałasem, organizm zużywa ogromne ilości energii. Do hałasu nie można się przyzwyczaić i jeśli nawet nie odbieramy go świadomie, to "zawsze przeżywamy go najgłębiej", a zamiast przyzwyczajenia co najwyżej następuje "adaptacja patologiczna". Przyczyną hałasu mogą być dźwięki zarówno intensywne, jak również to wszelkiego rodzaju niepożądane dźwięki wpływające na tło akustyczne, uciążliwe z powodu długotrwałości, jak na przykład stały odgłos pracujących maszyn lub muzak.

Boeing 737 – najpopularniejszy na świecie wąskokadłubowy samolot pasażerski średniego zasięgu, produkowany w wielu wersjach od 1967 roku, przez firmę Boeing w USA.

Silnik turbowentylatorowy jest dalszym rozwinięciem silnika dwuprzepływowego (ang. low-bypass turbofan) którego celem jest mniejsze jednostkowe zużycie paliwa. Dodatkowo mniejsza prędkość gazów wylotowych przyczynia się do znacznego obniżenia hałaśliwości pracy silnika. Mają z reguły konstrukcję dwuwałową (wały współosiowe) łączące odpowiednio stopnie turbiny niskiego ciśnienia z wentylatorem i stopnie turbiny wysokiego ciśnienia ze sprężarką wysokiego ciśnienia.

Śmigło - rodzaj pędnika, urządzenie służące do przetwarzania momentu obrotowego (a ściślej mocy) napędzającego silnika na siłę ciągu. Siła ta powstaje podczas ruchu obrotowego śmigła w wyniku różnicy ciśnienia przed i za powierzchnią składających się na śmigło łopat. Oprócz łopat śmigło posiada również piastę. Niektóre śmigła mają urządzenia do zmiany kąta natarcia (może być zmieniany ręcznie lub automatycznie tzw. skok śmigła}, do ustawienia w tzw. chorągiewkę (po awarii silnika), do odladzania krawędzi natarcia.

Temperatura spalin (EGT) (ang. Exhaust Gas Temperature) - jeden z podstawowych wskaźników w samolocie. Na jego podstawie piloci mogą ocenić pracę i stan silnika. Wysokie wskazanie EGT jest często ostrzeżeniem o pożarze silnika.

Sprawność napędowa silnika dwuprzepływowego jest większa od sprawności napędowej jednoprzepływowego silnika turboodrzutowego ze względu na większy wydatek (masa) i mniejszą prędkość przepływającego czynnika przy tym samym ciągu, a co za tym idzie mniejszą energię kinetyczną strumienia opuszczającego silnik, zatem mniejsze straty energii. W silniku turbowentylatorowym te zmiany są jeszcze korzystniejsze.

Samolot myśliwski, myśliwiec – samolot bojowy przeznaczony przede wszystkim do zwalczania innych statków powietrznych i uzyskania przewagi powietrznej, jak i obrony własnych samolotów o innym przeznaczeniu, czym różni się od bombowców, służących do atakowania celów naziemnych, głównie przy użyciu bomb. Myśliwce z założenia są względnie małe, przeważnie jednomiejscowe, a przy tym silnie uzbrojone, szybkie i bardzo zwrotne.

Silnik tłokowy – silnik, który do wytwarzania pracy wykorzystuje tłoki poruszające się w cylindrach. Tłoki najczęściej są połączone z wałem korbowym, od którego odbierany jest moment obrotowy.

Podział na silnik turbowentylatorowy i dwuprzepływowy jest dość płynny i raczej umowny, wynika to z proporcji przepływu zewnętrznego do wewnętrznego silnika. Silniki dwuprzepływowe konstrukcyjnie mają zewnętrzny przepływ czynnika w konturze silnika. Umożliwia to zabudowę takiego silnika np. w myśliwcach. Dodatkowo - taki układ przepływów daje możliwość stosowania dopalaczy w dyszy wylotowej silnika. Stąd nowe generacje samolotów myśliwskich posiadają takie silniki.
W silniku turbowentylatorowym czynnik roboczy za wentylatorem opuszcza konstrukcyjnie silnik, kierując się do atmosfery. Powoduje to mniejsze straty przepływu i zwiększa sprawność napędową.

Ciąg silnika lotniczego jest siłą wytwarzaną przez zespół napędowy (w którego skład wchodzi silnik lotniczy) na skutek przyspieszenia strumienia gazu (powietrza lub gazów spalinowych). Przyspieszenie to może być wywołane oddziaływaniem elementów konstrukcyjnych silnika (silnik turboodrzutowy, silnik turbowentylatorowy) lub śmigła (silnik turbośmigłowy, silnik spalinowy tłokowy). W przypadku silników turboodrzutowych i turbowentylatorowych ciąg jest najważniejszym parametrem technicznym.

Jest to obecnie najczęściej stosowany typ silnika lotniczego, rodzaj silnika odrzutowego w lotnictwie komunikacyjnym. Decyduje o tym:

duży ciąg jednostkowy, zwłaszcza podczas startu samolotu.

małe jednostkowe zużycie paliwa.

niski poziom hałasu.

Terminologia

Dopalacz Urządzenie stosowane w samolotach bojowych, powodujące zwiększenie ciągu o kilkadziesiąt procent EGT Temperatura spalin (ang. Exhaust Gas Temperature) EPR Stosunek ciśnień silnika (ang. Engine Pressure Ratio)

Zobacz też

Silnik turboodrzutowy

Silnik turboodrzutowy dwuprzepływowy