آشنایی با موتورهای جت

[hamedof 5,183]

[center][color=#0000cd][b][size=5]آشنایی با موتورهای جت (1)[/size][/b][/color][/center]
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/normal_1~11.png[/img][/center]

سلام خدمت دوستان گرامی میلیتاری ! تاپیک بیشتر جنبه ترمودینامیکی داره و سعی کردم تا ساده و خلاصه همه چیز رو توضیح بدم ، دوستان اگر مشکل فنی داخل متن می بینند ، لطفا اعلام کنند تا تصحیح بشه متن. دلیل این کارم هم این بود که توضیحات کامل در مورد خود موتور ها در اینترنت موجود بود و دیدم بد نیست تا مباحث ترمودینامیکش رو هم بدونیم

در دنیای مدرن هوانوردی هواگردهایی وجود دارند که توانایی پرواز کروز با سرعتی بیش از 6 برابر سرعت صوت را دارا می باشند . توانایی پرواز با چنین سرعت هایی را موتورهای قدرتمند آن ها برایشان فراهم میسازد . موتور های جت در حقیقت توربین های گازی هستند که بر اساس چرخه ایده آل آن ها – چرخه برایتون – کار می کنند . به این منظور ابتدا به بررسی چرخه برایتون می پردازیم و سپس نحوه کار توربین های گازی را بر اساس این چرخه شرح خواهیم داد.
[b]البته در قسمت دوم بیشتر جنبه های مهندسی این موتورها مورد بررسی قرار خواهد گرفت .[/b]

[b]چرخه برایتون[/b]
چرخه برایتون یکی از چرخه های ترمودینامیکی است که از 4 فرآیند تشکیل شده است که می توانید آن ها را در شکل زیر مشاهده کنید .
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/2~6.png[/img][/center]

فرآیند های 1 و 3 فرآیند هایی بی دررو هستند که در آن ها آنتروپی ثابت است و فرآیند های شماره 3 و 4 فرآیندهایی تحت فشار ثابت اند .
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/3~8.png[/img][/center]

در مرحله اول ابتدا هوا وارد کمپرسور می شود و هوا به شدت فشرده می شود .
در مرحله دوم هوا وارد محفظه احتراق شده ، در آن جا سوخت نیز به هوا اضافه شده و در آنجا مخلوط سوخت و هوا شعله ور می شود.
در مرحله سوم گاز در حال انبساط وارد توربین می شود تا در آنجا توربین را به حرکت درآورد .
در مرحله چهارم گازهای منبسط شده از توربین خارج می شوند.

[b]راندمان چرخه برایتون[/b]

اگر فرمول راندمان رو برای ماشین های گرمایی در مورد این توربین بنویسیم به چنین فرمولی خواهیم رسید :
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/4~4.png[/img][/center]

در اینجا r(p نسبت فشار است که برابر k= c(p)/c(v است .
[b]محدودیت های توربین های گازی[/b]
در توربین های گازی نیز مثل همه ماشین های گرمایی محدودیت هایی وجود دارد . محدودیت های توربین های گازی به شرح ذیل می باشد :
1-عدم توانایی فشرده سازی گاز در شرایطی که فرآیند کاملا بی دررو باشد. 2- عدم انجام فرآیند کاملا بی دررو در توربین (مرحله انبساط گازها در توربین ) . 3- مرحله تخلیه گاز که فرآیند کاملا به صورت هم فشار صورت نمی گیرد .
4-محدودیت دمایی توربین های گازی:
با وجود راهکارهای افزایش بازده اما محدودیت هایی نیز وجود دارند که نمی توان از مرز این محدودت ها فراتر رفت . به عنوان مثال سوپرآلیاژ های توربین های گازی تنها تا دمای 1300 درجه کلوین را می توانند تحمل کنند و در صورت استفاده از آلیاژهای چند لایه سرامیکی این دما به 1600 درجه کلوین افزایش می یابد.

[b]راهکار هایی برای افزایش بازده چرخه برایتون[/b]
برای اینکه بتوانیم از محور شفت کار بیشتری دریافت کنیم دو راهکار وجود دارد . یکی اینکه کار مورد نیاز برای فشرده کردن گازها در کمپرسور را کاهش دهیم و یا اینکه کار خروجی توربین را افزایش دهیم.
برای کاهش میزان کار مورد نیاز برای فشرده کردن گازها دو روش اساسی همزمان به کارگرفته می شود. یکی اینکه تعداد مراحل فشرده سازی را افزایش دهیم و در این مراحل خنک کننده های داخلی تعبیه کنیم تا فرآیند فشرده سازی تقریبا ایزوترمال شود . به همین شکل اگر از چندین توربین به همراه بازگرمکن در مرحله انبساط گازهای حاصل از احتراق استفاده کنیم می توانیم در نهایت کار بیشتری دریافت کنیم.
یکی دیگر از راهکار های افزایش بازده دریافت گرمای گازهای خروجی و انتقال آن به گازهای فشرده شده بعد از مرحله فشرده سازی است .
در شکل زیر می توانید نمایی از یک توربین گازی تقویت را مشاده کنید.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/5~4.png[/img][/center]

فرآیند های گرم سازی مجدد در توربین ها و فشرده سازی چندگانه هر دو باعث افزایش کار خروجی W(net) می شوند اما در صورت عدم وجود گرم کردن مجدد گازها در مرحله فشرده سازی بازده گرمایی کل سیستم کاهش خواهد یافت .

این هم نمودار آنتروپی و دما چرخه به همراه تقویت کننده ها و توضیحاتی کوتاه پیرامون نمودار...

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/6~5.png[/img][/center]
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/7~5.png[/img][/center]

[b]کاربرد:[/b]
با استفاده از ساختار کلی این نوع توربین های گازی ، موتورها و توربین های مختلفی ساخته شده اند . یکی از این مصارف استفاده از این نوع توربین ها به عنوان پیشرانه هواگرد هاست . همچنین در موشک های هوانفسی نیز از این نوع موتورها استفاده می شود.
انواع مختلف این موتورها عبارت اند از:
[b]توربوجت ها ، [/b]این نوع از موتور ها که قدیمی ترین نوع موتورهای جت هستند ، کلیه هوای ورودی را وارد محفظه احتراق می کند و گاز خروجی را از طریق نازل به بیرون هدایت می کند .

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/9~5.png[/img][/center]

[b]توربوفن[/b] نوعی موتور جت است که در آن بخش بزرگی از هوای مکیده شده بدون رفتن به اتاق احتراق از روزنه انتهائی خارج می‌شود. این نوع موتور برای سرعت‌های متوسط مناسب است و به‌همین دلیل موتور بیش‌تر هواپیماهای جت مسافری توربوفن است.
توربوفن یک کمپرسورفن بسیار بزرگ در جلوی موتور دارد که نسبت زیادی از هوا پس از عبور از فن از فاصلهٔ بین فن و پوسته عبور کرده در انتهای موتور با گازهای داغ خروجی موتور یکی می‌شوند و نیروی پیشرانه را افزایش می‌دهد. توربوفن‌ها کارایی بهتری نسبت به توربوجت‌های ساده دارند؛ زیرا به حجم زیادی از هوا که از فن عبور می‌کند شتاب داده می‌شود و با توجه به هوای کمی که از هستهٔ موتور عبور می‌کند، نیروی پیشرانهٔ زیادی تولید می‌کند.
موتورهای توربوفن و توربوجت در اعداد ماخ کم، ضربهٔ ویژه بالایی دارند. این موتورها می‌توانند با تولید حرارت کم در مدت‌زمان طولانی با سوختی کم و نزدیک به سطح زمین به پرواز ادامه دهند. همین باعث می‌شود که امکان ردیابی آن‌ها توسط حسگرهای حرارتی و یا رادارهای زمین بسیار کم باشد. در بسیاری از هواپیماهای نظامی نوین از موتورهای توربوفن استفاده شده‌است. لازم به ذکر است بهینهٔ سرعت این نوع موتورها تا سرعت ۲ ماخ است.

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/8~5.png[/img][/center]

دیگه می بخشید اگه خیلی خلاصه و عجولانه توضیح دادم !....

منبع هم مقالاتی بود در مورد چرخه برایتون و کمی هم از ویکی برای توضیح موتورها .
[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/ashnyy_b_mwtwrhy_jt.pdf"][b][color=#0000cd]PDF[/color][/b][/url][/center]
[center][color=#ff0000][b]مترجم و گردآورنده : حامد فاتحی[/b][/color][/center]
[center][color=#ff0000][b]Military.ir , All rights Reserved[/b][/color][/center]

[center][color=#0000cd][b]فقط برای میلیتاری[/b][/color][/center]
[center][color=#0000cd][b]ادامه دارد...[/b][/color][/center]
[center] [/center]

[mohammadarea51 3,205]

ممنون از مطلب خوبت دوست گرامی

خوندن مطلب زیر هم می تونه مفید باشه

[b] [url="http://www.military.ir/forums/topic/25282-%DA%AF%D8%B0%D8%B1%DB%8C-%DA%A9%D9%88%D8%AA%D8%A7%D9%87-%D8%A8%D8%B1-%D9%85%D9%88%D8%AA%D9%88%D8%B1-%D8%AC%D8%AA/"][size=5]گذری کوتاه بر موتور جت[/size][/url][/b]

[hamedof 5,183]

[quote name='mohammadarea51' timestamp='1386590695' post='352216']
ممنون از مطلب خوبت دوست گرامی

خوندن مطلب زیر هم می تونه مفید باشه

[b] [url="http://www.military.ir/forums/topic/25282-%DA%AF%D8%B0%D8%B1%DB%8C-%DA%A9%D9%88%D8%AA%D8%A7%D9%87-%D8%A8%D8%B1-%D9%85%D9%88%D8%AA%D9%88%D8%B1-%D8%AC%D8%AA/"][size=5]گذری کوتاه بر موتور جت[/size][/url][/b]
[/quote]

بله ، اما بیشتر دوست دارم در مورد چیزهایی بحث کنم که کمتر به بحث گذاشته شده اند . به همین خاطر ابتدا از ترمودینامیک وارد شدم ، سپس وارد مباحث افزایش بازده و دیگر مباحث علمی میشم.

[Nattan 1,327]

تصاويري جالب از موتور جت
يك موتور عجيب كه ظاهرن متعلق به ناسا است
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Nasa_ge_udf.jpg
موتور جي-85
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Pratt_%26_Whitney_J58.jpg
موتورهاي قدرتمند RD-33
http://www.klimov.ru/upload/medialibrary/22c/22c7b22525bc91782e03e7dd59b0f55e.gif
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Klimov_RD-33_turbofan_engine.JPG
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Klimov_RD-33_turbofan_engine.JPG/300px-Klimov_RD-33_turbofan_engine.JPG
آر-دي 33 ارتقا يافته (ديگر معزل دود كردن رفع شده است)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/63/RD-33MK_ok.JPG
براي اطلاعات بيشتر در مورد اين موتور به لينك زير مراجعه كنيد
http://www.klimov.ru/en/production/aircraft/RD-33-family/
استفاده از موتور RD-50 اگر اشتباه نكنم در بخش خصوصي و شكستن ركورد سرعت (تصاوير بسيار جالب)
http://www.samuelhawley.com/monster50.jpg
http://www.samuelhawley.com/monster51.jpg
http://www.samuelhawley.com/monster37.jpg
http://www.samuelhawley.com/monster38.jpg
http://www.samuelhawley.com/monster27.jpg
http://www.samuelhawley.com/monster26.jpg
[img]http://www.samuelhawley.com/monster12.jpg[/img]
[img]http://www.samuelhawley.com/monster14.jpg[/img]
[img]http://www.samuelhawley.com/monster21.jpg[/img]
[img]http://www.samuelhawley.com/monster22.jpg[/img]
خاك پاي همه شما و به اميد ساخت قدرتمندترين موتور جت كشور