Enciklopedija letalstva

Enciklopedija letalstva (574)

08 Jun 07
Napisal

Ti motorji so nekakšen hibrid med turboventilatorskimi in propelerskoventilatorskimi motorji. V bistvu je slednjemu dodan ventilatorski obroč (gondolo), ki ima popolnoma enako vlogo kot pri ventilatorskem motorju. Ti motorji omogočajo letalom visoke podzvočne hitrosti.



Nazaj

08 Jun 07
Napisal

Slab izkoristek turbovijačnih motorjev pri večjih hitrostih leta je gnal inženirje k novim raziskavam. Tako so skonstruirali propelerskoventilatorske motorje. Značilnost teh motorjev so krajše, bolj vitke, tanke ter zavite lopatice propelerja. Taka konstrukcija omogoča povečanje kritičnega Machovega števila na lopaticah. Kljub večjim številom vrtljajev ne prihaja do tlačnih skokov, letalo pa lahko dosega večje horizontalne hitrosti ob do 20 odstotkov manjši porabi goriva.
propfan_motor_na_letalu_antonow_an-70_vir_wikipedia.jpg














V uporabi sta dve vrsti propfan motorjev. Osnovna z enim propelerskim vencem in druga z dvema nasproti vrtečima se vencema. Izkoristek slednjega je nekoliko večji, ker zagotavlja manjši odklon toka zraka za vencema. Potisna sila se z odklonom od aksialne smeri namreč zmanjša za
cos A (A= kot odklona potisne sile za vencem).

Obtočno razmerje teh motorjev naj bi po nekaterih podatkih dosegalo tudi 90:1. Propelerska gred tega motorja je lahko s turbinskim delom povezana direktno ali pa preko reduktorja. Oboje je možno zaradi spremenljivega koraka propelerskih lopatic.


Nazaj

08 Jun 07
Napisal

Letala, ki so po svoji zasnovi konstruirana za razmere kratkega vzletanja in navpičnega pristajanja, uporabljajo povsem običajne reakcijske motorje, pri katerih so bile potrebne drugačne konstrukcijske rešitve podsistemov za usmerjanje potiska zraka.
bae_harrier_tok_zraka_virunderstandingflight.jpg



















V glavnem so to vektorsko usmerjene izpušne šobe in navpično usmerjeni izpušni jaški na koncu kril letala in v njegovem nosu. Tak sistem s pomočjo računalnika omogoča pilotu krmarljivost letala v vseh prostostnih stopnjah. Letalo harrier je tipičen predstavnik tehnologije STOV. Druga konstrukcijska rešitev, ki jo lahko zasledimo pri ameriškem skupnem lovskem bombniku JSF F-35, je kombinacija vertikalnega ventilatorja, postavljenega za pilotsko kabino s prej opisanim sistemom vektorsko usmerjenega potiska. Velika prednost te kombinacije je hladnejši potisni curek zraka pod letalom. To pomeni manjše toplotno obremenjevanje podlage, na kateri letalo pristaja (tanjša jeklena plošča na letalonosilki).


Nazaj

08 Jun 07
Napisal

Kadar turbina reakcijskega motorja ne poganja vijaka, temveč rotor helikopterja, take motorje imenujemo turbogredni. Tudi v tem primeru mora biti turbinska gred preko reduktorja povezana z rotorjem oz. drugimi porabniki (črpalka, pogonski sistemi ladij, čolnov ali avtomobilov), da zagotovi manjše vrtljaje.

turbogredni_motor.jpg













Motorji so konstruirani tako, da se večina energije, ki se sprosti v zgorevalni komori, porabi za vrtenje turbine. Izpušni plini zato ob izstopu iz motorja nimajo velike kinetične energije. To dejstvo zagotavlja tem motorjem precej nizko raven hrupa.

lepo_vidna_gred_na_turbogrednemmotorju_helikopterja_mi-8_mtv1.jpg















Nazaj

08 Jun 07
Napisal

Turbovijačni motorji imajo namesto ventilatorja vgrajen letalski vijak, ki ga prek reduktorja poganja nizkotlačna turbina. Dvo-, tro- ali večkraki propelerji, ki so lahko potisni ali vlečni, tako zagotavljajo najboljši izkoristek reakcijskih motorjev na majhnih višinah in pri majhnih hitrostih, zato turbovijačne motorje vgrajujejo v manjša potniška in transportna letala ter večino šolskih letal.

turbopropelerski_motor_novega_a400m_virmtu.jpgReduktor zmanjšuje število vrtljajev vijaka v območje, kjer so njegovi izkoristki najboljši. Zaradi velike obodne hitrosti na koncu propelerja se tam namreč lahko pojavijo tlačni skoki. To se zgodi, kadar obodna hitrost preseže zvočno hitrost. Izkoristek in posledično potisna oziroma vlečna sila vijaka takrat pade.







turbopropelerski_motor.jpg

 

Turbovijačni motorji v primerjavi z enako velikimi batnimi motorji proizvajajo več uporabne moči in so hkrati mnogo tišji, njihova cena in stroški vzdrževanja pa so mnogo višji. Poleg potisne ali vlečne sile, ki jo ustvarja vijak, del potiska ustvarijo tudi izpušni plini iz motorja, vendar je ta del izredno majhen, skorajda zanemarljiv. Pri turbovijačnih motorjih ne poznamo sistema za dodatno zgorevanje.










Nazaj

08 Jun 07
Napisal

V osnovi je turboventilatorski motor enak turboreakcijskemu. Poglavitna razlika je v deljenju dotekajočega zraka na primarni in sekundarni del. To deljenje se imenuje obtočno razmerje (bypass ratio) in predstavlja količino zraka, ki gre mimo vročega dela motorja, v primerjavi s tistim, ki gre skozi vroči del. Na zunaj se to vidi kot velika školjka, ki običajno obdaja le sprednji del turboventilatorskega motorja.

gp7200_prerez_virsnecma.jpgVelikost te školjke je odvisna od obtočnega razmerja, za katerega je motor konstruiran. Silo, ki jo potrebujemo za potisk letala, pridobimo s produktom mase zraka, ki gre skozi motor, ter njegovim pospeševanjem (razlika med vstopno in izstopno hitrostjo zraka v motor). Pri turboreakcijskem motorju majhne mase zraka zelo pospešujemo, medtem ko pri turboventilatorskem motorju velike mase zraka malo pospešujemo. Pot primarnega zraka je povsem enaka kot pri turboreakcijskem motorju, vendar je razlika med vstopno in izstopno hitrostjo manjša. V enačbi F=m*a to pomeni, da je a precej manjši kot pri turboreakcijskih motorjih. Da bi potisna sila F ostala enako velika, moramo torej povečati maso zraka m, ki gre skozi hladni (ventilatorski) del motorja. Ventilator omogoča velik masni pretok zraka z velikim številom vrtljajev. Primerjava turboreakcijskih in turboventilatorskih motorjev pokaže, da imajo pri enakih vstopnih parametrih turboventilatorski motorji manjšo specifično porabo goriva, kar pomeni boljši izkoristek, hkrati pa so mnogo tišji.

turboventilatorski_motor.jpgTurboventilatorski motorji imajo v turbinskem delu dodano vsaj še eno ločeno stopnjo (običajno več), ki poganja ventilator. Ventilator ima podobno funkcijo kot propeler. V nasprotju s propelerjem ima od 30 do 40 lopatic, ki so na konicah obdane z ohišjem. Ta ima enako funkcijo kot vstopišče zraka pri turboreakcijskem motorju. čŒelni presek turboventilatorskih motorjev je odvisen od obtočnega razmerja in je običajno precej večji kot pri turboreakcijskih motorjih. To pa pomeni tudi večji čelni upor letala, kar povečuje stroške.


cfm56-5b_virsnecma.jpgVentilator zagotavlja od 30 do 75 odstotkov celotne potisne sile motorja. Sekundarni zrak po ventilatorski stopnji (stator in rotor) običajno vodimo v atmosfero (motorji JT9D, PW2000, PW4000, V2500 ...). Ti motorji imajo obtočno razmerje do 10:1 in so v uporabi v potniških letalih. Vojaška letala uporabljajo motorje z manjšim obtočnim razmerjem do 2,5:1. Sekundarni zrak se jim lahko vodi ob vročem delu motorja do izpušne šobe. Hladen zrak se tako zmeša z vročim šele ob izstopu iz motorja. Posebne izvedbe turboventilatorskih motorjev omogočajo mešanje primarnega in sekundarnega zraka v komori za dodatno zgorevanje. Statični potisk teh motorjev se s tem poveča, njihov izkoristek pa pade.


Turboventilatorske motorje zaradi gospodarnosti in nizke ravni hrupa vgrajujejo v potniška, vojaška in tudi druga letala. Ti motorji omogočajo nadzvočno in podzvočno letenje, vendar pri hitrostih manjših od 400 km/h njihov izkoristek pade. Zato v letalih, ki letijo pri teh hitrostih, uporabljajo turbovijačne motorje.




Nazaj

08 Jun 07
Napisal

Prvi turboreakcijski motor je skonstruiral Anglež Frank Whittle. Od ideje do dejanske vgradnje v letalo gloster je minilo kar 11 let. Danes se turboreakcijski motorji uporabljajo predvsem za letala, ki dosegajo nadzvočne hitrosti. To so predvsem vojaška letala, pri katerih specifična poraba goriva ni problematična. Poleg velike porabe goriva je za te motorje značilen tudi velik hrup, ki ga povzročajo. Ta hrup je posledica velike izstopne hitrosti izpušnih plinov. Turboreakcijske motorje so vgrajevali tudi v potniška letala, kot so Boeing B707, B727, B737 ter comet, ki so letela pri podzvočnih hitrostih, ter v nadzvočna letala concorde in Tupoljev Tu-144.

osnovni_deli_reakcijskega_motorja_virnasa_copy.jpg



















Posebno oblikovano vstopišče zagotavlja kompresorju stabilen in enakomeren dotok zraka. V kompresorju (aksialnem ali centrifugalnem) se zraku poveča tlak. Kompresor ima običajno več stopenj. Močno stisnjen (komprimiran) in segret zrak pride prek difuzorja v zgorevalno komoro, kjer se mu vbrizga gorivo. Mešanica goriva in zraka se nato vžge in produkti zgorevanja nato prek turbinskega dela motorja preidejo v izpušni del ter naprej v okolico. Produkti zgorevanja zagotavljajo dovolj energije za pogon turbinskega dela motorja, pomožnih pogonskih enot (črpalke, generatorji) in hkrati zagotavljajo dovolj potisne sile, ki omogoča letalu da se premika naprej. Turbina motorja je prek gredi povezana s kompresorjem. Kompresor, ki se vrti z visokimi vrtljaji, komprimira nov svež zrak, ki omogoča, da se delovni proces ponavlja. Produkti zgorevanja se skozi šobo izpuščajo v okolico. Izpušna šoba je lahko konstruirana tako, da ima konstanten ali pa spremenljiv presek. Spremenljiva oblika omogoča spreminjati hitrost izpušnih plinov, kar s pridom izkoriščajo letala med vzletom ali manevri.


motor_od_dc-9_jt8d.jpgNekateri turboreakcijski motorji imajo za turbinskim delom dodatno vgrajeno posebno komoro: sistem za dodatno zgorevanje. V tem primeru se izpušnim plinom, ki imajo visoko temperaturo, dodatno vbrizgava gorivo, ki se vžge in jim tako poveča notranjo energijo. To se pozna kot povečanje kinetične energije oziroma povečanje izstopne hitrosti izpušnih plinov. Sistem za dodatno zgorevanje je zelo negospodaren, saj se poraba goriva zelo poveča. Potisna sila motorja se v tem času lahko skoraj podvoji. Dodatno zgorevanje se zato uporablja le ob izjemnih primerih in zelo omejen - kratek čas.


Turboreakcijske motorje danes zamenjujejo turboventilatorskimi motorji, ki so mnogo bolj gospodarni in tišji.

Nazaj

08 Jun 07
Napisal

V tem sklopu si lahko preberete kako delujejo reakcijski motorji, katere komponente jih sestavljajo in kakšno gorivo uporabljajo letala. Opisani so tudi nekateri sistemi na letalih in helikopterjih ter varnost na letališčih.

Bralci ste vabljeni, da nam pošljete opise sistemov in orožij, ki jih tu niste zasledili, in imate o njih kaj napisano.


✈ Letalski motorji
✈ Sistemi in konstrukcijska gradiva
✈ Oborožitev
✈ Varnost na letališčih
✈ Pravno varstvo potnikov
✈ Zdravje (venska tromboza)
✈ D-check na letalu B747
✈ Navigacija

08 Jun 07
Napisal

BA609 | V-22


Da bi helikopter imel lastnosti letala in letalo lastnosti helikopterjev, si je težko predstavljati, če zanemarimo konvertiplane, hibridne letalne naprave, v katerih so združene dobre lastnosti letal (velike hitrosti leta) in helikopterjev (vertikalni vzlet-pristanek). Prve ideje o konvertiplanih so se pojavile že pred praktičnim izumom helikopterja. Ideja je bila, da bi na letalo poleg propelerjev postavili še rotor, podobno kot na avtogirih, le da bi bil rotor dodatno gnan in bi letalo ponesel v nebo, in ko bi bila višina dovolj velika, bi naprava prešla v let. Ideja je bila zelo dobra, a je bila tehnološka ovira previsoka.

mcdonnell_xv1.jpgPrvi realni, praktični konvertiplani so se pojavili v začetku šestdesetih let. Po natečaju ameriških zračnih sil so v McDonnellu izdelali konvertiplan XV-1. Glavni rotor je poganjal batni motor in je proizvajal večji del vzgona pri majhnih hitrostih in lebdenju. V tem režimu, ki je bil praktično helikopterski režim, je želeno smer zagotavljal repni rotor. S povečanjem hitrosti je glavni rotor postopoma prešel iz helikopterskega režima v režim avtogira, moč batnega motorja pa se je preusmerila z rotorja na propelerje. Pri velikih hitrostih je vzgon proizvajalo krilo (80 %) in glavni rotor v avtogir-načinu delovanja (20 %), vsa moč motorja pa se je preusmerila na propelerje. Ta faza letenja je bila povsem identična klasičnim letalom.

Boljšo idejo za natečaj ameriških zračnih sil so imeli pri Sikorskem, kjer so pri projektu XV-2 načrtovali reaktivno letalo in nanj postavili rotor, ki bi se med letalskim načinom letenja ustavil, s čimer bi povečali maksimalne hitrosti leta. Projekt XV-2 je ostal le ideja.

bell_xv_3.jpgPri istem natečaju je sodelovala tudi firma Bell s projektom XV-3. Zasnova Bellovega konvertiplana je bila precej drugačna kot pri McDonnellu. Za trup plovila so si izbrali klasični letalski trup, ki ima ojačan nosilec krila. Na koncih krila so postavili dva nasproti vrteča se rotorja, ki sta imela možnost nastavitve kolektivnega koraka in nagiba gredi. Rotorja je poganjal enojni batni motor s 450 konjskimi močmi, ki je bil postavljen v trupu letala. Pri lebdenju sta bila rotorja postavljena navpično, tako da je bilo plovilo videti kot helikopter s frontno postavljenima rotorjema. Bolj kot je pilot hotel povečevati hitrost leta, bolj sta se rotorja nagibala v smer leta, in bolj ko je krilo proizvajalo vzgon, bolj sta rotorja delovala kot propeler. V končni fazi je bil  konvertiplan videti kot letalo z vsemi letalskimi lastnostmi.

bell_boeing_mv_22.gifTako XV-1 kot XV-3 so Letalske sile ZDA kar nekaj časa testirale in se na koncu, zaradi lažjega pilotiranja, vendarle odločile za XV-3. V sedemdesetih letih je XV-3 prerasel v precej zmogljivejši stroj, ki je veliko obetal in bil za firmo Bell prevelik zalogaj, zato se je v projekt vključil še Boeing. Tako sta Bell in Boeing s skupnimi močmi razvila konvertoplan V-22 osprey, ki vertikalno na višino skoraj 2000 m ponese 2700 kg koristnega tovora in potem v horizontalnem letu doseže hitrost 550 km/h. Skupaj z italijansko Agusto (danes italijansko-britanska naveza Agusta/Westland) so se pri Bellu lotili še civilne izvedenke konvertipala, ki so jo označili z BA 609, pred kratkim pa z njo opravili prve preizkusne lete.


Nazaj