ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

عملكرد كامل موتور جت

به دليل مناسب بودن قيمت ورق استيل 321 نسبت به سوپرآلياژها، اين ماده از ارجحيت بيشتري برخودار است و در دهانه ورودي موتورهاي جت مورد استفاده قرار مي گيرد.

مقدمه

اجزاي اصلي يك توربوجت شامل توربوفن ها، توربوپراپ ها و توربوشفت ها مي باشند كه لازم است به دليل فرآيندهاي مختلف سايش و فرسايش در ساخت آنها از انواع آلياژهاي مقاوم نظير انواع ورق استيل ضد سايش استفاده گردد. اين موتورها داراي دو بخش اصلي سرد و گرم مي باشند كه از انواع سوپر آلياژهاي پايه نيكل، ورق استيل 321 و غيره در ساخت آنها استفاده شده است. به دليل مناسب بودن قيمت ورق استيل 321 نسبت به سوپرآلياژها، اين ماده از ارجحيت بيشتري برخودار است و در دهانه ورودي موتورهاي جت مورد استفاده قرار مي گيرد.

ورودي موتور جت

ورودي هوا (ورودي) براي هواپيماهاي مادون صوت كه از انواع ورق استيل ضد سايش نظير ورق استيل 321 ساخته شده است، يك مجراي بزرگ (دهانه) است كه براي اطمينان از جريان هواي صاف و بدون ذرات خطرناك به داخل موتور مورد استفاده قرار مي گيرد. يكي از وظايف اين دهانه آن است كه براي ورود هوا از همه جهات غير مستقيم به داخل موتور مورد استفاده قرار مي گيرد. اين مكانيزم روي زمين از بادهاي متقاطع و در هنگام پرواز در صورت انحراف هواپيما اتفاق مي افتد. با آنكه قيمت ورق استيل 321 چندان بالا نيست ولي در هنگام طراحي طول مجرا براي كاهش كشش و وزن به حداقل مي رسد.
هوا با حدود نصف سرعت صوت وارد كمپرسور مي شود، بنابراين در سرعت هاي پروازي كمتر از اين، جريان در امتداد ورودي شتاب مي گيرد و در سرعت هاي پروازي بالاتر سرعت آن كاهش مي يابد. بنابراين پروفيل داخلي ورودي بايد هم جريان شتاب دهنده و هم جريان پخش كننده را بدون تلفات ناخواسته در خود جاي دهد. براي هواپيماهاي مافوق صوت، ورودي داراي ويژگي هايي مانند مخروط ها و رمپ ها براي توليد كارآمدترين سري امواج ضربه اي است كه با كاهش سرعت جريان مافوق صوت ايجاد مي شود. هوا از طريق امواج ضربه اي از سرعت پرواز به سرعت مادون صوت كاهش مي يابد و سپس از طريق قسمت زير صوت ورودي به حدود نصف سرعت صوت در كمپرسور مي رسد. سيستم خاصي از امواج ضربه اي، با توجه به بسياري از محدوديت ها مانند هزينه و نيازهاي عملياتي، براي به حداقل رساندن تلفات انتخاب مي شود كه به نوبه خود بازيابي فشار در كمپرسور را به حداكثر مي رساند.

كمپرسور يا فن

فشرده شدن هوا در داخل كمپرسور از چند مرحله تشكيل شده است. هر مرحله شامل تيغه هاي چرخان و استاتورها يا پره هاي ثابت مي باشد. با حركت هوا در كمپرسور، فشار و دماي آن افزايش مي يابد. قدرت به حركت درآوردن كمپرسور از توربين به عنوان گشتاور شفت و سرعت آن شناخته مي شود.
كانال هاي باي پس؛ جريان را از فن با حداقل تلفات به نازل پيشرانه باي پس مي رسانند. همچنين جريان فن ممكن است قبل از ورود به يك نازل پيشرانه با اگزوز توربين مخلوط شود. در ترتيب ديگري ممكن است يك پس سوز بين ميكسر و نازل نصب شود.

شفت

شفت توربين را به كمپرسور متصل مي كند و بيشتر طول موتور را به خود اختصاص مي دهد. ممكن است سه شفت متحدالمركز وجود داشته باشد كه با سرعت‌هاي مستقل مي‌چرخند و به تعداد مجموعه‌اي از توربين‌ها و كمپرسورها متصل مي باشند. هواي خنك كننده براي توربين ها ممكن است از طريق شفت از كمپرسور جريان يابد.

بخش ديفيوزر

ديفيوزر سرعت هواي تحويل كمپرسور را كاهش مي دهد تا تلفات جريان در محفظه احتراق كاهش يابد. هواي كندتر نيز براي كمك به تثبيت شعله احتراق مورد نياز است و فشار استاتيكي بالاتر راندمان احتراق را بهبود مي بخشد.

عملكرد توربين پس از ورود هوا

توربين مجموعه اي از ديسك هاي پره اي است كه مانند يك آسياب بادي عمل مي كنند و به وسيله گازهاي داغ حاصل از احتراق كار مي كنند. مقدار كمي از اين انرژي براي به حركت درآوردن كمپرسور استفاده مي شود. موتورهاي توربوپراپ، توربوشفت و توربوفن داراي مراحل توربين اضافي براي به حركت درآوردن پروانه، فن باي پس يا روتور هليكوپتر هستند. در يك توربين آزاد، توربين كه كمپرسور را هدايت مي كند، مستقل از آن چيزي كه پروانه يا روتور هليكوپتر را تغذيه مي كند، مي چرخد. هواي خنك‌كننده كه از كمپرسور خارج مي‌شود، ممكن است براي خنك كردن پره‌ها و ديسك‌هاي توربين استفاده شود.

پس سوز يا گرم كردن مجدد با سوزاندن سوخت در لوله جت نيروي رانش اضافي ايجاد مي كند. اين گرم شدن مجدد گاز خروجي توربين باعث افزايش دماي ورودي نازل پيشرانه و سرعت خروجي اگزوز مي شود. سطح نازل افزايش يافته است تا حجم ويژه بالاتر گاز خروجي را در خود جاي دهد. اين جريان هواي يكسان را از طريق موتور حفظ مي كند تا از عدم تغيير در ويژگي هاي عملكرد آن اطمينان حاصل شود.
گازهاي خروجي توربين از نازل پيشران براي توليد يك جت با سرعت بالا عبور مي كنند. نازل معمولاً با يك ناحيه جريان ثابت همگرا است. براي نسبت فشار نازل بالا (فشار ورودي نازل/فشار محيطي) از نازل همگرا-واگرا استفاده مي شود. انبساط به فشار اتمسفر و سرعت گاز مافوق صوت در پايين دست گلو ادامه مي يابد و نيروي رانش بيشتري توليد مي كند.

.