Studiu comparativ al diferitelor motoare de aeronave - GRIN
Luând în considerare proprietățile chimice relevante ale combustibilului
Lucrări tehnice (școală) 2013 31 pagini
Citirea eșantionului
Cuprins:
2 motoare turboventilatoare
2.1 Generalități
2.2 Structura și funcționalitatea
2.2.1 Admisie motor
2.2.2 Compresor
2.2.2.2 Compresor axial
2.2.3 Camera de ardere
2.2.4 turbină
2.2.5 Afterburner
2.2.6 Glanda de împingere
2.3 Combustibili
2.3.1 Kerosen
2.3.1.1 Fabricare
2.3.1.4 Dezavantaje
2.3.2 Biokerosen
2.3.2.5 Avantaje
2.3.2.6 Dezavantaje
3. Motor electric
3.1 Generalități
3.2 Surse de energie
3.2.1 Energia solară
3.2.1.1 Cum funcționează
3.2.1.3 Avantaje
3.2.2.2 Proprietățile chimice ale hidrogenului
6. Surse
6.1 Literatură:
6.2 Surse Internet:
6.3 Surse de imagine:
1. Introducere
Figura nu este inclusă în acest extract
2 motoare turboventilatoare
2.1 Generalități
Un turboventilator este, de asemenea, cunoscut sub numele de motor cu flux dublu sau cu flux de bypass și este cel mai frecvent utilizat motor în aviația civilă în prezent. Miezul motorului este înconjurat de fluxul de by-pass și asigură astfel o acționare mai silențioasă și mai economică (cf. [16] p.6). În general, un motor similar cu motorul cu ardere internă are loc în motorul aeronavei (cf. [17] p.1):
- Supt în aer
- comprimare
- combustie
- Ejectarea (gazele de eșapament)
Cu toate acestea, o diferență fundamentală este că etapele de lucru ale motorului cu ardere internă sunt împărțite în cicluri, în timp ce în cazul motorului, toate procesele și, de asemenea, generarea de tracțiune rulează continuu.
Figura nu este inclusă în acest extract
Figura 2: Structura unui motor turboventilator [suflantă = ventilator; Turbina este încă împărțită în turbină de înaltă și joasă presiune; Debitul principal este împărțit în aer primar și secundar în camera de ardere]
2.2 Structura și funcționalitatea
2.2.1 Admisie motor
Funcția de admisie a motorului este de a reduce viteza de aspirare a aerului, astfel încât compresorul din aval să experimenteze un flux de turbulență scăzut, continuu și adecvat. În plus, presiunea și temperatura ar trebui să crească pentru a crește viteza sunetului, astfel încât fluxul de aer să nu treacă prin motor la turație supersonică. De regulă, se utilizează o intrare subsonică, deoarece aceasta este special concepută pentru zbor sub bariera sonoră și are un număr Mach de aproximativ 0,9 (
1.100 km/h) are pierderi de debit foarte mici (cf. [1] p.125f.). „Proiectarea [intrării] ia forma unei așa-numite intrări pitot cu buze rotunjite, ceea ce înseamnă că viteza supersonică locală poate fi mai bine luată în considerare în manevrele de zbor cu unghiuri de atac mai mari sau cu un debit înclinat (de exemplu, vântul încrucișat)” ([1] p.126).
2.2.2 Compresor
Aerul aspirat este apoi comprimat în compresor, adică volumul lor este redus și în același timp crește presiunea. Prin urmare, puterea de ieșire din timpul procesului de ardere ulterior este mai eficientă, deoarece energia eliberată este direct proporțională cu masa de aer și presiunea acesteia. Cu cât este mai mare gradul de compresie, cu atât este mai mare atât eficiența teoretică, cât și eficiența internă, care depinde de temperatura de ardere. Prin reducerea volumului, volumul de masă crește. Compresorul din motorul turboventilator este alcătuit din două părți: secțiunea ventilatorului și compresorul centrifugal (cf. [1] p.134).
2.2.2.1 Secțiunea ventilatorului
Ventilatorul este un fel de ventilator mare care accelerează aerul înapoi și, prin urmare, participă și la procesul de admisie (cf. [17] p.2). În majoritatea cazurilor, se folosește o roată cu palete într-o singură etapă, care este adesea fabricată din titan. În plus, dimensiunea ventilatorului este decisivă pentru raportul de bypass sau de bypass, care descrie relația dintre fluxul de bypass (aerul care curge în jurul miezului) și masele de aer care trec pe miezul turbinei (cf. [18]). Și „[cu] cu creșterea raportului de bypass, consumul specific de combustibil este redus semnificativ” ([1] p.135). Prin urmare, se fac astăzi încercări de a construi motoare cu rapoarte de bypass extrem de ridicate prin creșterea semnificativă a dimensiunii ventilatorului. Cu toate acestea, zona frontală a turbinei crește și, ca rezultat, rezistența aerodinamică (cf. [1] p.135f.).
După paletele ventilatorului, fluxul de aer din motor se împarte în fluxul de bypass și fluxul de aer care curge prin miezul turbinei.
2.2.2.2 Compresor axial
În motoarele moderne, compresorul propriu-zis este alcătuit de obicei din mai multe trepte și constă din rotoare, adică roți cu palete care se rotesc și statori care sunt instalate permanent. Debitul de aer trece prin lame în mod axial (în direcția longitudinală) (cf. [1] p. 133f.). Rotoarele sunt acționate de turbină (vezi 2.2.4). Pentru a genera un volum relativ mic și o presiune ridicată la sfârșit, etapele sunt din ce în ce mai mici, iar compresorul rulează într-o formă piramidală către camera de ardere (vezi [17] p. 2). Masa de aer prezentă inițial este comprimată la aproximativ 10% (cf. [16] p. 5). Ca alternativă, ar exista și un compresor radial în care masele de aer nu sunt axiale, ci radiale, adică din exterior în interior (centripital), curgere. Cu toate acestea, acest tip de compresor este eficient numai pentru motoarele mai mici, cu un debit de masă redus, astfel încât compresoarele axiale sunt de obicei utilizate în aviația modernă ([1] p. 138ff.).
2.2.3 Camera de ardere
Un amestec de oxigen comprimat și combustibil este ars în camera de ardere pentru a transforma energia chimică conținută în ea în căldură și energie cinetică. Combustibilul este injectat, atomizat și pre-evaporat și apoi aprins o dată cu bujie la pornire. Apoi arderea are loc continuu prin autoaprindere. Astăzi, tipul de cameră de ardere utilizat este aproape exclusiv camera de ardere inelară, în care combustibilul arde într-o cameră inelară. În trecut, se foloseau camere de ardere tubulare în care procesul de ardere era distribuit pe mai multe tuburi individuale (cf. [1] p. 157f.).
Debitul de aer este împărțit din nou în fața camerei de ardere: 20% din aer curge în camera de ardere ca aer primar și participă activ la procesul de ardere, restul de 80% curge în jurul camerei de ardere și sunt utilizate în principal pentru răcirea acesteia (cf. [41]).
Figura nu este inclusă în acest extract
Figura 3: Aer primar (săgeți negre) și aer secundar (săgeți albe) în camera de ardere
2.2.4 turbină
2.2.5 Afterburner
Postcombustibilul este utilizat numai în aeronavele supersonice precum Concorde sau, în zilele noastre, în aeronavele militare. După turbină, combustibilul este injectat din nou în gazul fierbinte și ars. Astfel, temperatura și volumul gazului sunt crescute și conduc la o accelerare reînnoită a gazului (cf. [1] p. 180f.).
2.2.6 Glanda de împingere
Funcția glandei de împingere este aceea că energia gazului este transformată în viteză sau împingere. Viteza gazului fierbinte din presă este aproape dublată, motiv pentru care preseta este atât de crucială pentru performanța motorului. Motoarele cu turboventilatoare au două propulsoare, unul pentru debitul de bypass și unul pentru debitul principal. Debitul secundar învelește debitul principal și astfel reduce volumul și consumul de combustibil (vezi [1] p. 187f.).
2.3 Combustibili
2.3.1 Kerosen
Kerosenul este de departe cel mai frecvent combustibil utilizat în aviație. Acest lucru în sine este din nou împărțit în multe clase individuale, dar numai kerosenul cu combustibil folosit în principal Jet A-1 este tratat în această teză.