Απάντηση 1:

Η σύντομη απάντηση:

Ένας κινητήρας στροβίλου είναι μια περιστροφική συσκευή που κινείται από ένα ρευστό. Η περιστροφική ενεργειακή του έξοδος χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση ή την ενεργοποίηση μιας άλλης συσκευής. Μπορεί ή όχι να είναι αυτοδύναμη.

Ένας κινητήρας τζετ είναι μια αυτόνομη συσκευή αναπνοής αέρα που μπορεί να περιλαμβάνει έναν ή περισσότερους στρόβιλους μεταξύ των κύριων συστατικών του. Ένας αεριωθούμενος κινητήρας χρησιμοποιεί την αρχή του τρίτου νόμου κίνησης του Νεύτωνα * για να παράσχει την δύναμη προωθήσεώς του, που ονομάζεται "ώθηση". Ένας κινητήρας τζετ είναι συνήθως ένας στροβιλοκινητήρας, αλλά ένας κινητήρας στροβίλου δεν είναι γενικά ένας κινητήρας τζετ.

Η μακρά απάντηση:

Ένας κινητήρας είναι οτιδήποτε μετατρέπει τις διάφορες μορφές ενέργειας σε μηχανική ενέργεια ή δύναμη. Εάν έχει σχεδιαστεί για να μεταδώσει κίνηση, μπορεί να ονομάζεται κινητήρας, αλλά οι δύο όροι χρησιμοποιούνται εναλλακτικά.

  • Πιο συγκεκριμένα, ένας κινητήρας είναι μια συσκευή που μετατρέπει το καύσιμο σε ενέργεια με την αλλαγή της χημικής σύνθεσής του και στη συνέχεια χρησιμοποιεί αυτή την ενέργεια για να κινήσει τον κινητήρα. Ο κινητήρας είναι μια συσκευή που οδηγείται από ηλεκτρισμό, αέρα ή υδραυλική πίεση, που δεν αλλάζει τη χημική σύνθεση της πηγής ενέργειας. Ωστόσο, οι κινητήρες Rocket ονομάζονται «Motors» και σίγουρα αλλάζουν τη χημική σύνθεση της πηγής ενέργειας τους. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μηχανικών κινητήρων που καίνε καύσιμο για να δημιουργήσουν θερμική ενέργεια, μετατρέποντας τότε αυτή την ενέργεια σε μηχανική ενέργεια ή ώθηση προς τα εμπρός. Οι περισσότεροι κινητήρες στροβίλων εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία. Οι κινητήρες που καίνε ορυκτά καύσιμα για να δημιουργήσουν καυτά αέρια, κατόπιν μετατρέπουν αυτή την ενέργεια σε περιστροφική κίνηση, όπως και οι αεριοστρόβιλοι, θα εξεταστούν πρώτα. Η πλειοψηφία των αεριωθούμενων κινητήρων είναι κινητήρες αεριοστροβίλων. Η θερμική ενέργεια που περιέχεται σε ορυκτό ή πυρηνικό καύσιμο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ατμού, επίσης θερμού αερίου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμοστρόβιλων κινητήρων. επίσης να αντιμετωπιστούν.

Τι είναι ένας στρόβιλος;

Ένας στρόβιλος είναι μια περιστροφική μηχανική συσκευή που εξάγει ενέργεια από μια ροή ρευστού και την μετατρέπει σε χρήσιμη εργασία. Παράγει συνεχή ισχύ προκαλώντας τροχό ή ρότορα, συνήθως εξοπλισμένο με πτερύγια, να περιστρέφεται περνώντας από μια ταχύτατη ροή νερού, ατμού, αερίου, αέρα ή άλλου υγρού πέρα ​​από τα πτερύγιά του. Αυτή η προκύπτουσα περιστροφική κίνηση χρησιμοποιείται για να δουλέψει, όπως η στροφή μιας έλικας, ενός ανεμιστήρα, ενός άξονα ή μιας ηλεκτρικής γεννήτριας.

  • Ατμοστρόβιλος

Μηχανές αεροσκάφους:

Οι περισσότερες μηχανές αεριωθούμενων αεροσκαφών περιέχουν έναν στρόβιλο ως ένα από τα κύρια εξαρτήματά τους. Οι αεριωθούμενες μηχανές στροβίλων μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως turbojet είτε ως Turbofans.

Όλες οι μηχανές αεριωθουμένων μετατρέπουν το καύσιμο σε ώθηση μέσω των ακόλουθων διαδικασιών:

  1. Suck: Η είσοδος αέρα στο μπροστινό μέρος του κινητήρα τζετ. Σμίκρυνση: Η διαδικασία συμπίεσης του αέρα στο τμήμα συμπίεσης.Bang: Εισαγωγή καυσίμου στον πεπιεσμένο αέρα στο τμήμα καύσης. Καύση ακολουθεί. Τα καυτά αέρια σχηματίζουν. Λάμψη: Τα καυτά αέρια που εξέρχονται από το πίσω μέρος του κινητήρα με ταχύτητα επιταχυνόμενη.

Τύποι κινητήρων αεριώθησης είναι τα Turbojet και Turbofan, τα οποία περιέχουν και τους δύο στρόβιλους, και τα Ramjet και Scramjet που δεν διαθέτουν τουρμπίνες. Όλοι οι αεριωθούμενοι κινητήρες είναι «αναπνευστικοί», οι οποίοι τους διαφοροποιούν από τους κινητήρες πυραύλων, οι οποίοι φέρουν το δικό τους οξειδωτικό.

Μηχανές Turbofan και Turbojet:

Στον υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα και στον αρχαϊκό κινητήρα turbojet, ο στρόβιλος βρίσκεται στο πίσω μέρος του κινητήρα. Καθώς τα καυτά αέρια καύσης διέρχονται από τα πτερύγια του στροβίλου, περιστρέφεται γρήγορα. Αυτή η περιστροφική κίνηση χρησιμοποιείται για την κίνηση του συμπιεστή κινητήρα στο μπροστινό μέρος του κινητήρα. Στον υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα, οδηγεί επίσης έναν περιστρεφόμενο ανεμιστήρα ο οποίος βρίσκεται ακριβώς μπροστά από τον συμπιεστή.

Συμπιεστής κινητήρα τζετ:

Ο συμπιεστής συμπιέζει τον αέρα που έρχεται στο μπροστινό μέρος του κινητήρα, για να το προετοιμάσει για τη διαδικασία καύσης. Ο συμπιεστής είναι μια μηχανική συσκευή που αποτελείται από πολλαπλές σειρές λεπίδων οι οποίες περιστρέφονται και όλο και περισσότερο συμπιέζουν τον αέρα σε στάδια. Προωθείται από έναν άξονα κινητήρα συνδεδεμένο με τον ή τους στρόβιλους. Οι περισσότεροι κινητήρες Turbofan και Turbojet διαθέτουν τμήματα συμπιεστών που έχουν δύο ανεξάρτητα περιστρεφόμενα τμήματα, τους συμπιεστές υψηλής και χαμηλής πίεσης (split spool).

Τμήμα καύσης κινητήρων αεριώθησης:

Στη συνέχεια, ο αέρας εισέρχεται στον θάλαμο καύσης ή στην καύση όπου το καύσιμο εισάγεται στο ρεύμα πεπιεσμένου αέρα. Μια διαδικασία ταχείας καύσης παράγει θερμά αέρια, τα οποία εξέρχονται από τους καυστήρες στο τμήμα στροβίλου.

Τζετ Κινητήρας Τζετ Τμήμα:

Τα καυτά αέρια ρέουν μέσω του στροβίλου και πέραν των πτερυγίων του στροβίλου, προκαλώντας την περιστροφή του. Αυτή η περιστροφική κίνηση μετατρέπει έναν άξονα ο οποίος οδηγεί τους συμπιεστές και τον ανεμιστήρα προώθησης στο μπροστινό μέρος του κινητήρα και διάφορες βοηθητικές συσκευές όπως γεννήτριες και υδραυλικές αντλίες. Οι περισσότεροι κινητήρες Turbofan και Turbojet είναι κινητήρες με χωριστές καρούλες, που σημαίνει ότι διαθέτουν δύο ανεξάρτητα περιστρεφόμενα τμήματα τουρμπίνας, τους στροβίλους χαμηλής και υψηλής πίεσης.

Ακροφύσιο καυσαερίων κινητήρα και καυσαερίων:

Το τελικό στάδιο μιας μηχανής αεριωθουμένων. Ένα ακροφύσιο επικεντρώνεται και επιταχύνει τα καυτά καυσαέρια και ο εσωτερικός του κώνος δημιουργεί μια στρωτή ροή στο πίσω μέρος του κινητήρα.

  • Στόμιο εξάτμισης κινητήρα με στροβιλοκινητήρα
  • Κώνος εξαγωγής καυσαερίων κινητήρα

Η προαιρετική μονάδα καύσης ή αναθέρμανσης:

Ορισμένες μηχανές αεριωθουμένων έχουν ένα τμήμα μετα-καυστήρα, το οποίο μπορεί να επιλεγεί ή να απενεργοποιηθεί και χρησιμοποιείται για την αύξηση της ταχύτητας του ρεύματος αερίου αφού εγκαταλείψει το τμήμα στροβίλου του κινητήρα εκτόξευσης. Επιπρόσθετο καύσιμο αεριώθησης εισάγεται στο ρεύμα θερμού αερίου και καθώς καίγεται αυξάνει τη θερμοκρασία των καυσαερίων και επομένως την ταχύτητα των αερίων που εξέρχονται από το πίσω μέρος του κινητήρα. Μία αυξημένη ταχύτητα αερίου ισούται με μεγαλύτερη ολική ώθηση κινητήρα.

Ένας μετα-καυστήρας μπορεί να αυξήσει την συνολική απόδοση ώσης του κινητήρα κατά 70% με ελάχιστη αύξηση του συνολικού βάρους του κινητήρα, αλλά με λίγες εξαιρέσεις είναι εξαιρετικά αναποτελεσματική. Αυξάνουν σε μεγάλο βαθμό την κατανάλωση καυσίμου και έτσι χρησιμοποιούνται γενικά μόνο για απογείωση ή όταν απαιτούνται σε στρατιωτικές επιχειρήσεις, όπως η επίτευξη υπερηχητικής πτήσης, η διατήρηση ενέργειας σε σκληρή στροφή, η επίτευξη υψηλών ρυθμών ανόδου ή υψηλότεροι ρυθμοί επιτάχυνσης.

  • Μηχανή τζετ με καυστήρα
  • Βρετανός μαχητής τύπου Eurofighter Typhoon χρησιμοποιώντας εκσκαφείς κατά την απογείωση

Κινητήρας Turbojet:

Στον κινητήρα στροβιλοσυμπιεστή, όλη η ώθηση του αναπτύσσεται από το ρεύμα υψηλής ταχύτητας του καυτού αερίου που εξέρχεται από το πίσω μέρος του κινητήρα. Τάση = Δύναμη = Μάζα (αέρα + καύσιμο) X Επιτάχυνση. Ο τρίτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα χρησιμοποιείται για να εξηγήσει την κατεύθυνση και το μέγεθος της προκύπτουσας δύναμης προωθήσεως.

Turbofan Κινητήρας:

Στον υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα, χρησιμοποιείται ένας ανεστραμμένος ανεμιστήρας για τη ζεύξη του κινητήρα στον αέρα και είναι η κύρια συσκευή που χρησιμοποιεί ο υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας για την προώθηση ώσης, η οποία είναι η δύναμη προώθησης των κινητήρων αεριωθούμενων κινητήρων.

  • Μηχανή στροβιλοσυμπιεστή GEnx. Ο ανεμιστήρας στο μπροστινό μέρος του κινητήρα παρέχει το 90% της συνολικής ώσης του κινητήρα.

Οι δύο μηχανές μη αεριωθούμενων αεριωθουμένων:

  • Ramjet κινητήρα. Αυτοί οι αεριωθούμενοι κινητήρες χρησιμοποιούν υπερηχητικά κύματα σοκ για να συμπιέζουν αέρα στο μπροστινό μέρος του κινητήρα.

Δεν είναι αρκετά μια ελεύθερη βόλτα για το ramjet, καθώς έχουν έναν σημαντικό περιορισμό:

  • Απαιτούν άλλη πηγή ώθησης για να φτάσουν τις υπερηχητικές ταχύτητες που απαιτούνται για την επαρκή συμπίεση των κριών για την υποστήριξη της καύσης και την ώθηση. Η ταχύτητα 0-60 είναι ... αόριστη.
  • Μηχανή Scramjet. Αυτοί οι κινητήρες διατηρούν υπερηχητική ροή αέρα σε όλο τον κινητήρα, αλλά μπορούν να λειτουργούν μόνο σε ταχύτητες που υπερβαίνουν το Mach 4.Θα απαιτούν ταχύτητες εκτόξευσης πυραύλων ώστε να επιτυγχάνονται επαρκείς λειτουργικές ταχύτητες και επομένως δεν είναι ακόμη πρακτικά συστήματα εμπορικής προώθησης.Αυτή τη στιγμή χρησιμοποιούνται μόνο σε δοκιμαστικά οχήματα, και θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως αεραγωγοί αναπνοής αέρα. Λειτουργούν πολύ σαν ρουκέτες που φέρουν μόνο ένα προωθητικό και χρησιμοποιούν το οξυγόνο ως οξυγόνο του ατμοσφαιρικού οξυγόνου.

Έχουν την ανάγκη για ταχύτητα και μπορούν να υπερβούν ταχύτητες που υπερβαίνουν το Mach 6.

  • Οι περιοχές συμπίεσης, καύσης και διαστολής: (a) turbojet, (b) ramjet, και (c) κινητήρες scramjet.

Αυτοκινούμενες μηχανές αεριοστροβίλων που μεταφέρουν τους άξονες:

Αυτοτελείς κινητήρες αεριοστροβίλων περιλαμβάνουν επίσης τους κινητήρες Turboprop και Turboshaft.

Μηχανή στροβιλοκινητήρα:

Έχει αυτοτελές τμήμα παραγωγής αερίου. Τα καυτά αέρια καύσης μετατρέπουν έναν στρόβιλο και έναν συμπιεστή, καθώς και μια έλικα. Η έλικα οδηγείται από τον στρόβιλο μέσω ενός άξονα μέσω ενός μειωτήρα κιβωτίου ταχυτήτων, που είναι απαραίτητος για να μειώσει την ταχύτητα περιστροφής του κάτω από εκείνη του στροβίλου.

Μηχανή στροβιλοσυμπιεστή:

Τα καυτά αέρια καύσης μετατρέπουν τον στρόβιλο του συμπιεστή, ο οποίος οδηγεί τον συμπιεστή. Ένας άλλος στρόβιλος, ο ελεύθερος ή ο στροβιλοκινητήρας, που βρίσκεται πίσω από τον στρόβιλο του συμπιεστή, μετατρέπει έναν κινητήριο άξονα. Ο άξονας περιστροφής χρησιμοποιείται για την οδήγηση άλλων μηχανημάτων.

Μηχανή ατμοστρόβιλων του πλοίου:

Ο υπερθερμασμένος ατμός παράγεται σε λέβητες που θερμαίνονται από ορυκτά ή πυρηνικά καύσιμα. Ο ατμός μετατρέπει τον στρόβιλο ισχύος, ο οποίος μπορεί να γυρίσει απευθείας τις έλικες του πλοίου μέσω κιβωτίου ταχυτήτων ή να μετατρέψει μια ηλεκτρική γεννήτρια. Οι έλικες μπορούν να στραφούν με έναν ηλεκτρικό κινητήρα που τροφοδοτείται από τη γεννήτρια με ατμό.

Στροβιλοκινητήρες που χρησιμοποιούνται για ηλεκτροπαραγωγή:

  • GE Αεριοστρόβιλος. Οι μεγάλες μηχανές αεριοστροβίλων συχνά διαχωρίζουν το τμήμα παραγωγής αερίου από το τμήμα στροβίλου.
  • GE Ατμοστρόβιλος. Σημειώστε τις ομοιότητες με μια αεριοστρόβιλο. Οι μεγάλοι κινητήρες ατμού στροβίλου διαχωρίζουν πάντοτε την πηγή γεννήτριας ατμού από το τμήμα στροβίλου.

Πηγή θερμότητας ορυκτών καυσίμων Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ατμογεννήτριες με ατμό:

Το ορυκτό καύσιμο καίγεται για να βράσει το νερό και να δημιουργήσει υψηλή πίεση, υπερθερμασμένο ατμό. Ο ατμός χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του στροβίλου. Ο στρόβιλος μετατρέπει μια ηλεκτρική γεννήτρια ή άλλη συσκευή.

Πηγή θερμότητας πυρηνικού καυσίμου Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με ατμό με στρόβιλο:

Οι ίδιες βασικές έννοιες με το εργοστάσιο παραγωγής ορυκτών καυσίμων, αλλά χρησιμοποιεί ως πυρηνικό καύσιμο την πηγή θερμότητας για τη δημιουργία ατμού για να γυρίσει τον στρόβιλο.

Γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας αεριοστροβίλου:

Οι ίδιες έννοιες με τις ατμοκίνητες τουρμπίνες, αλλά καίγονται τα ορυκτά καύσιμα σε ένα τμήμα παραγωγής αερίου για την παραγωγή του θερμού αερίου που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του στροβίλου ισχύος.

Πράσινοι ενεργειακοί τουρμπίνες που χρησιμοποιούνται για ηλεκτροπαραγωγή:

"Κρατούν δροσερά χρησιμοποιώντας καύσιμα".

Υδροηλεκτρική ενέργεια:

Υδροηλεκτρικός Σταθμός. Η πίεση του νερού και η προκύπτουσα ροή υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται για να γυρίσουν έναν στρόβιλο, ο στρόβιλος μετατρέπει μια ηλεκτρική γεννήτρια.

  • Υδροηλεκτρικό ηλεκτρικό στρόβιλο και ηλεκτρική γεννήτρια.

Μεγάλης κλίμακας ανεμογεννήτρια:

Ηλεκτρογεννήτρια γεννήτριας με ανεμογεννήτριες. Ένας περιστρεφόμενος άξονας ενεργοποιούμενος από τον άνεμο μετατρέπει μια ηλεκτρική γεννήτρια και παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

  • Ανεμογεννήτριες σύστημα ηλεκτροπαραγωγής

Απάντηση 2:

Ένας κινητήρας τζετ έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί μόνο την εξάτμιση του ως κύρια δύναμη ωθήσεως. Ένας κινητήρας στροβιλοσυμπιεστή συγκεντρώνει συνήθως την εξάτμιση του πίδακα για να περιστρέψει ένα συγκρότημα στροβιλοσυμπιεστή προσαρμοσμένο σε κιβώτιο ταχυτήτων (και από εκεί σε μια έλικα, για παράδειγμα). Έτσι, η έλικα είναι η κύρια πηγή ώθησης. Στην πραγματικότητα, ένας κινητήρας τζετ είναι επίσης ένας στρόβιλος.


Απάντηση 3:

Ένας κινητήρας τζετ έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί μόνο την εξάτμιση του ως κύρια δύναμη ωθήσεως. Ένας κινητήρας στροβιλοσυμπιεστή συγκεντρώνει συνήθως την εξάτμιση του πίδακα για να περιστρέψει ένα συγκρότημα στροβιλοσυμπιεστή προσαρμοσμένο σε κιβώτιο ταχυτήτων (και από εκεί σε μια έλικα, για παράδειγμα). Έτσι, η έλικα είναι η κύρια πηγή ώθησης. Στην πραγματικότητα, ένας κινητήρας τζετ είναι επίσης ένας στρόβιλος.