Porovnávacia štúdia rôznych leteckých motorov - GRIN
Berúc do úvahy príslušné chemické vlastnosti paliva
Technické práce (škola) 2013 31 strán
Ukážka čítania
Obsah:
2 motory s turboventilátorom
2.1 Všeobecne
2.2 Štruktúra a funkčnosť
2.2.1 Nasávanie motora
2.2.2 Kompresor
2.2.2.2 Axiálny kompresor
2.2.3 Spaľovacia komora
2.2.4 turbína
2.2.5 Dodatočné spaľovanie
2.2.6 Prítlačná žľaza
2.3 Palivá
2.3.1 Petrolej
2.3.1.1 Výroba
2.3.1.4 Nevýhody
2.3.2 Biokerozén
2.3.2.5 Výhody
2.3.2.6 Nevýhody
3. Elektromotor
3.1 Všeobecne
3.2 Zdroje energie
3.2.1 Solárna energia
3.2.1.1 Ako to funguje
3.2.1.3 Výhody
3.2.2.2 Chemické vlastnosti vodíka
6. Zdroje
6.1 Literatúra:
6.2 Internetové zdroje:
6.3 Zdroje obrázkov:
1. Úvod
Obrázok nie je súčasťou tohto výňatku
2 motory s turboventilátorom
2.1 Všeobecne
Turboventilátorový motor je tiež známy ako dvojprúdový prúdový alebo obtokový motor a je dnes najbežnejšie používaným motorom v civilnom letectve. Jadro motora je obklopené obtokovým tokom a zaisťuje tak tichšiu a ekonomickejšiu jazdu (porovnaj [16] s. 6). Všeobecne platí, že proces podobný spaľovaciemu motoru prebieha v leteckom motore (porovnaj [17] s.1):
- Nasávanie vzduchu
- kompresia
- spaľovanie
- Vystrekovanie (výfukové plyny)
Zásadný rozdiel však spočíva v tom, že pracovné kroky spaľovacieho motora sú rozdelené do cyklov, zatiaľ čo v prípade motora prebiehajú všetky procesy, a teda aj generovanie ťahu, nepretržite.
Obrázok nie je súčasťou tohto výňatku
Obrázok 2: Štruktúra motora s turboventilátorom [dúchadlo = ventilátor; Turbína je stále rozdelená na vysokotlakovú a nízkotlakovú turbínu; Hlavný prúd je rozdelený na primárny a sekundárny vzduch v spaľovacej komore]
2.2 Štruktúra a funkčnosť
2.2.1 Nasávanie motora
Funkciou nasávania motora je znížiť rýchlosť nasávaného vzduchu tak, aby bol za následným kompresorom zaznamenaný nízky turbulencia, nepretržitý a vhodný prítok. Okrem toho by sa mal zvýšiť tlak a teplota, aby sa zvýšila rýchlosť zvuku, aby prúdenie vzduchu neprechádzalo motorom nadzvukovou rýchlosťou. Spravidla sa používa podzvukový prívod, pretože je špeciálne navrhnutý pre let pod zvukovou bariérou a má Machovo číslo približne 0,9 (
1 100 km/h) má veľmi malé straty prietokom (porovnaj [1] s. 125f.). „Konštrukcia [vstupu] má formu takzvaného vstupu Pitot so zaoblenými vstupnými okrajmi, vďaka čomu je možné lepšie zohľadniť miestne nadzvukové rýchlosti počas letových manévrov s väčšími uhlami nárazu alebo so skloneným prúdením (napr. Bočný vietor).“ ([1] s. 126).
2.2.2 Kompresor
Nasávaný vzduch je potom stlačený v kompresore, to znamená, že sa zmenší jeho objem a súčasne sa zvýši tlak. Výstupný výkon počas následného spaľovacieho procesu je tak efektívnejší, pretože uvoľnená energia je priamo úmerná hmotnosti vzduchu a jeho tlaku. Čím vyšší je stupeň kompresie, tým vyššia je teoretická účinnosť aj vnútorná účinnosť, ktorá závisí od teploty spaľovania. Znížením objemu sa zvýši hmotnostná kapacita. Kompresor v turboventilátorovom motore sa skladá z dvoch častí: ventilátorovej časti a odstredivého kompresora (pozri [1] str.134).
2.2.2.1 Sekcia ventilátora
Ventilátor je druh veľkého ventilátora, ktorý urýchľuje vzduch dozadu, a preto je tiež zapojený do procesu nasávania (porovnaj [17] s. 2).. Vo väčšine prípadov sa používa jednostupňové lopatkové koleso, ktoré je často vyrobené z titánu. Okrem toho je veľkosť ventilátora rozhodujúca pre obtokový pomer alebo pomer obtokového prietoku, ktorý popisuje vzťah medzi obtokovým prúdom (vzduch, ktorý prúdi okolo aktívnej zóny) a vzduchovými hmotami, ktoré prechádzajú jadrom turbíny (porovnaj [18]). A „[so] zvyšujúcim sa pomerom obtoku sa špecifická spotreba paliva výrazne znižuje“ ([1] s. 135). Preto sa dnes objavujú pokusy o výrobu motorov s extrémne vysokými pomermi premostenia pomocou výrazného zväčšenia veľkosti ventilátora. Čelná plocha turbíny však rastie a následkom toho je aerodynamický odpor (pozri [1] s.135f.).
Po lopatkách ventilátora sa prúdenie vzduchu v motore rozdelí na obtokový prúd a prúdenie vzduchu, ktoré preteká jadrom turbíny.
2.2.2.2 Axiálny kompresor
Skutočný kompresor v moderných motoroch je zvyčajne zložený z niekoľkých stupňov a pozostáva z rotorov, tj. Lopatkových kolies, ktoré sa otáčajú, a statorov, ktoré sú trvale nainštalované. Prúd vzduchu prúdi cez lopatky axiálne (v pozdĺžnom smere) (porovnaj [1] s. 133f.). Rotory sú poháňané turbínou (pozri 2.2.4). Aby sa na konci vytvoril relatívne malý objem a vysoký tlak, stupne sa zmenšujú a zmenšujú a kompresor beží do spaľovacej komory v tvare pyramídy (porovnaj [17] s. 2). Pôvodne prítomná vzduchová hmota je stlačená na približne 10% (porovnaj [16] s. 5). Alternatívne existuje tiež odstredivý kompresor, v ktorom vzduchové hmoty neprúdia axiálne, ale skôr radiálne, to znamená zvonka dovnútra (dostredivo). Tento typ kompresora je však efektívny iba pre menšie motory s nízkym hmotnostným výkonom, takže sa v modernom letectve zvyčajne používajú axiálne kompresory ([1] s. 138 a nasl.).
2.2.3 Spaľovacia komora
Zmes stlačeného kyslíka a paliva sa spaľuje v spaľovacej komore za účelom premeny chemickej energie v nej obsiahnutej na tepelnú a kinetickú energiu. Palivo sa vstrekuje, atomizuje a predbežne odparuje a potom sa raz zapáli zapaľovacou sviečkou pri štarte. Potom spaľovanie prebieha kontinuálne samovznietením. Dnes sa ako typ spaľovacej komory používa takmer výlučne prstencová spaľovacia komora, v ktorej palivo spaľuje v prstencovej komore. V minulosti sa používali rúrkové spaľovacie komory, v ktorých bol spaľovací proces distribuovaný do niekoľkých jednotlivých rúrok (porovnaj [1] s. 157f.).
Prúd vzduchu je opäť rozdelený pred spaľovaciu komoru: 20% vzduchu prúdi do spaľovacej komory ako primárny vzduch a aktívne sa podieľa na spaľovacom procese, zvyšných 80% prúdi okolo spaľovacej komory a slúži hlavne na jeho chladenie (porovnaj [41]).
Obrázok nie je súčasťou tohto výňatku
Obrázok 3: Primárny vzduch (čierne šípky) a sekundárny vzduch (biele šípky) v spaľovacej komore
2.2.4 turbína
2.2.5 Dodatočné spaľovanie
Dodatočné spaľovanie sa používa iba v nadzvukových lietadlách, ako je Concorde, alebo dnes vo vojenských lietadlách. Za turbínou sa palivo opäť vstrekuje do horúceho plynu a spaľuje sa. To zvyšuje teplotu a objem plynu a vedie k opätovnému zrýchleniu plynu (porovnaj [1] s. 180f.).
2.2.6 Prítlačná žľaza
Funkciou prítlačnej žľazy je, že energia plynu sa prevádza na rýchlosť alebo ťah. Rýchlosť horúceho plynu v upchávke je zhruba dvojnásobná, čo je dôvod, prečo je prítlačná upchávka tak dôležitá pre výkon motora. Motory s turbodúchadlom majú dva motory, jeden pre obtokový prúd a jeden pre hlavný prúd. Sekundárny prietok obklopuje hlavný prietok, a tým znižuje objem a spotrebu paliva (porovnaj [1] s. 187f.).
2.3 Palivá
2.3.1 Petrolej
Petrolej je zďaleka najčastejšie používaným palivom v leteckej doprave. To samotné je opäť rozdelené do mnohých jednotlivých tried, ale v tejto práci sa zaoberám iba prevažne použitým palivovým petrolejom Jet A-1.