Động cơ phản lực là một loại động cơ phản lực phóng ra một phản lực chuyển động nhanh tạo ra lực đẩy bằng phản lực đẩy. Trong khi định nghĩa rộng này có thể bao gồm tên lửa, phản lực nước và động cơ đẩy hỗn hợp, thuật ngữ động cơ phản lực thường đề cập đến động cơ phản lực đốt trong không khí như động cơ phản lực phản lực, phản lực cánh quạt, máy bay phản lực hoặc phản lực xung. Nói chung, động cơ phản lực là động cơ đốt trong.
Động cơ phản lực tạo khí thường có máy nén khí quay được cung cấp bởi tuabin, với công suất còn lại cung cấp lực đẩy qua vòi đẩy, quá trình này được gọi là chu trình nhiệt động lực học Brayton.
Máy bay phản lực sử dụng động cơ như vậy để di chuyển đường dài. Máy bay phản lực ban đầu sử dụng động cơ phản lực tương đối kém hiệu quả cho chuyến bay cận âm. Hầu hết các máy bay phản lực cận âm hiện đại sử dụng động cơ phản lực cánh quạt vòng cao phức tạp hơn.
Chúng cho tốc độ cao hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn so với động cơ khí nén piston và cánh quạt trên quãng đường dài. Một số động cơ thở không khí được sản xuất cho các ứng dụng tốc độ cao (ramjets và scramjets) sử dụng hiệu ứng ram của tốc độ của xe thay vì máy nén cơ học.
Động cơ phản lực chuyển động máy bay về phía trước với một lực lớn tạo ra bởi một lực đẩy cực lớn và làm cho máy bay bay rất nhanh.
Tất cả các động cơ phản lực, còn được gọi là tuabin khí, đều hoạt động theo nguyên tắc giống nhau. Động cơ hút không khí ở phía trước bằng quạt. Máy nén làm tăng áp suất của không khí. Máy nén được chế tạo với nhiều cánh gắn vào một trục.
Các cánh quay ở tốc độ cao và nén hoặc ép không khí. Khí nén sau đó được phun nhiên liệu và tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp. Các khí cháy nở ra và nổ ra qua vòi phun, ở phía sau động cơ.
Khi các tia khí bắn ra phía sau, động cơ và máy bay bị đẩy về phía trước. Khi không khí nóng đi đến vòi phun, nó sẽ đi qua một nhóm cánh quạt khác được gọi là tuabin. Tua bin được gắn cùng trục với máy nén. Quay tuabin làm cho máy nén quay.
Hình ảnh dưới đây cho thấy luồng không khí đi qua động cơ như thế nào. Không khí đi qua lõi của động cơ cũng như xung quanh lõi. Điều này làm cho một số không khí rất nóng và một số trở nên mát hơn. Sau đó, không khí mát hơn sẽ trộn lẫn với không khí nóng tại khu vực lối ra của động cơ.
Lực đẩy là lực phía trước đẩy động cơ và do đó, máy bay về phía trước. Ngài Isaac Newton đã phát hiện ra rằng đối với “mọi hành động đều có một phản ứng ngang bằng và ngược lại.” Một động cơ sử dụng nguyên tắc này.
Động cơ thu vào một lượng lớn không khí. Không khí bị đốt nóng và nén lại và chạy chậm lại. Không khí bị cưỡng bức qua nhiều cánh quay. Bằng cách trộn không khí này với nhiên liệu máy bay, nhiệt độ của không khí có thể cao tới ba nghìn độ.
Sức mạnh của không khí được sử dụng để làm quay tuabin. Cuối cùng, khi không khí rời đi, nó sẽ đẩy lùi ra khỏi động cơ. Điều này làm cho máy bay di chuyển về phía trước.
Quạt là thành phần đầu tiên trong động cơ phản lực. Quạt quay lớn hút một lượng lớn không khí. Hầu hết các cánh quạt được làm bằng titan. Sau đó, nó tăng tốc không khí này lên và chia nó thành hai phần. Một bộ phận tiếp tục đi qua “lõi” hoặc trung tâm của động cơ, nơi nó được tác động bởi các thành phần động cơ khác.
Phần thứ hai "bỏ qua" lõi của động cơ. Nó đi qua một ống dẫn bao quanh lõi đến phía sau động cơ, nơi nó tạo ra phần lớn lực đẩy máy bay về phía trước. Không khí mát hơn này giúp làm êm động cơ cũng như tăng thêm lực đẩy cho động cơ.
Máy nén là thành phần đầu tiên trong lõi động cơ. Máy nén có cấu tạo gồm các quạt có nhiều cánh quạt và được gắn vào một trục. Máy nén ép không khí đi vào trong các khu vực nhỏ dần, dẫn đến tăng áp suất không khí.
Điều này dẫn đến việc tăng thế năng của không khí. Không khí bị nén được ép vào buồng đốt.
Trong lò đốt, không khí được trộn với nhiên liệu và sau đó được đốt cháy. Có tới 20 vòi phun để phun nhiên liệu vào luồng không khí. Hỗn hợp không khí và nhiên liệu bắt lửa. Điều này cung cấp luồng không khí nhiệt độ cao, năng lượng cao.
Nhiên liệu cháy với oxy trong không khí nén, tạo ra khí nóng nở ra. Mặt trong của lò đốt thường được làm bằng vật liệu gốm để tạo ra một buồng chịu nhiệt. Nhiệt có thể lên tới 2700 °.
Luồng không khí năng lượng cao thoát ra khỏi lò đốt sẽ đi vào tuabin, làm cho các cánh tuabin quay. Các tuabin được liên kết bằng một trục để quay các cánh trong máy nén và làm quay quạt hút ở phía trước.
Sự quay này lấy một phần năng lượng từ dòng năng lượng cao được sử dụng để điều khiển quạt và máy nén. Các khí sinh ra trong buồng đốt di chuyển qua tuabin và làm quay các cánh của nó. Các tuabin của máy bay phản lực quay xung quanh hàng nghìn vòng. Chúng được cố định trên các trục có một số bộ ổ bi ở giữa chúng.
Vòi phun là ống xả của động cơ. Đây là phần động cơ thực sự tạo ra lực đẩy cho máy bay. Luồng không khí đã cạn kiệt năng lượng đi qua tuabin, cùng với luồng không khí lạnh hơn đi qua lõi động cơ, tạo ra một lực khi thoát ra khỏi vòi phun có tác dụng đẩy động cơ và do đó máy bay lao về phía trước.
Sự kết hợp của không khí nóng và không khí lạnh được đẩy ra ngoài và tạo ra một khí thải, gây ra lực đẩy về phía trước. Đầu phun có thể được đặt trước bởi một bộ trộn, kết hợp không khí có nhiệt độ cao từ lõi động cơ với không khí có nhiệt độ thấp hơn được đi qua trong quạt. Máy trộn giúp động cơ hoạt động êm hơn.
5 loại chính của động cơ phản lực máy bay
Ý tưởng cơ bản của động cơ tuốc bin phản lực rất đơn giản. Không khí được đưa vào từ một khe hở phía trước động cơ được nén đến 3 đến 12 lần áp suất ban đầu của nó trong máy nén. Nhiên liệu được thêm vào không khí và được đốt cháy trong buồng đốt để tăng nhiệt độ của hỗn hợp chất lỏng từ khoảng 1.100 ° F lên 1.300 ° F.Không khí nóng tạo ra được đi qua tuabin dẫn động máy nén.
Nếu tuabin và máy nén hoạt động hiệu quả, áp suất khi tuabin xả sẽ gần gấp đôi áp suất khí quyển, và áp suất dư thừa này được đưa đến vòi phun để tạo ra dòng khí vận tốc cao tạo ra lực đẩy. Có thể tăng đáng kể lực đẩy bằng cách sử dụng thiết bị đốt sau.
Đây là một buồng đốt thứ hai được bố trí sau tuabin và trước vòi phun. Bộ đốt sau làm tăng nhiệt độ của khí trước vòi phun. Kết quả của sự gia tăng nhiệt độ này là lực đẩy tăng khoảng 40% khi cất cánh và một tỷ lệ phần trăm lớn hơn nhiều ở tốc độ cao khi máy bay ở trên không.
Động cơ tuốc bin phản lực là một động cơ phản ứng. Trong động cơ phản ứng, các khí nở ra đẩy mạnh vào phía trước động cơ. Động cơ phản lực hút không khí và nén hoặc ép nó. Các khí chảy qua tuabin và làm cho nó quay. Các khí này dội ngược trở lại và bắn ra phía sau ống xả, đẩy máy bay về phía trước.
Động cơ phản lực cánh quạt là động cơ phản lực gắn với cánh quạt. Tua bin ở phía sau được quay bởi khí nóng, và điều này biến thành trục dẫn động cánh quạt. Một số máy bay vận tải nhỏ và máy bay vận tải chạy bằng động cơ phản lực cánh quạt.
Giống như động cơ phản lực, động cơ phản lực cánh quạt bao gồm một máy nén, buồng đốt và tuabin, áp suất không khí và khí được sử dụng để chạy tuabin, sau đó tạo ra năng lượng để dẫn động máy nén.
So với động cơ tuốc bin phản lực, động cơ phản lực cánh quạt có hiệu suất đẩy tốt hơn ở tốc độ bay dưới 500 dặm một giờ. Động cơ phản lực cánh quạt hiện đại được trang bị cánh quạt có đường kính nhỏ hơn nhưng số lượng cánh lớn hơn để hoạt động hiệu quả ở tốc độ bay cao hơn nhiều.
Để phù hợp với tốc độ bay cao hơn, các lưỡi kiếm có hình dạng linh dương sừng kiếm với các cạnh dẫn ngược xuôi ở đầu lưỡi. Động cơ có các cánh quạt như vậy được gọi là cánh quạt.
Động cơ phản lực cánh quạt có một quạt lớn ở phía trước, giúp hút không khí vào. Phần lớn luồng không khí xung quanh bên ngoài động cơ, giúp động cơ hoạt động êm hơn và tạo ra nhiều lực đẩy hơn ở tốc độ thấp. Hầu hết các máy bay ngày nay đều chạy bằng turbofans.
Trong một tuabin phản lực, tất cả không khí đi vào cửa nạp sẽ đi qua bộ tạo khí, bao gồm máy nén, buồng đốt và tuabin. Trong động cơ tuốc bin phản lực, chỉ một phần không khí đi vào buồng đốt.
Phần còn lại đi qua quạt hoặc máy nén áp suất thấp và được phun ra trực tiếp dưới dạng tia "lạnh" hoặc trộn với khí thải của bộ tạo khí để tạo ra tia "nóng". Mục tiêu của loại hệ thống rẽ nhánh này là tăng lực đẩy mà không làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu.
Nó đạt được điều này bằng cách tăng tổng lưu lượng khối lượng không khí và giảm vận tốc trong cùng một nguồn cung cấp năng lượng.
Đây là một dạng khác của động cơ tua-bin khí hoạt động giống như một hệ thống động cơ phản lực cánh quạt. Nó không lái một cánh quạt. Thay vào đó, nó cung cấp năng lượng cho một cánh quạt máy bay trực thăng. Động cơ trục chân vịt được thiết kế sao cho tốc độ của cánh quạt trực thăng không phụ thuộc vào tốc độ quay của bộ tạo khí.
Điều này cho phép tốc độ rôto được giữ không đổi ngay cả khi tốc độ của máy phát điện được thay đổi để điều chỉnh lượng điện năng được sản xuất.
Động cơ phản lực đơn giản nhất không có bộ phận chuyển động. Tốc độ của máy bay phản lực “xé toạc” hoặc ép không khí vào động cơ. Về cơ bản nó là một động cơ phản lực, trong đó máy móc quay đã được bỏ qua. Ứng dụng của nó bị hạn chế bởi thực tế là tỷ lệ nén của nó phụ thuộc hoàn toàn vào tốc độ chuyển tiếp.
Máy bay phản lực không phát triển lực đẩy tĩnh và lực đẩy nói chung rất nhỏ dưới tốc độ âm thanh. Do đó, một phương tiện máy bay phản lực yêu cầu một số hình thức cất cánh có hỗ trợ, chẳng hạn như một máy bay khác. Nó đã được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống tên lửa dẫn đường. Các phương tiện vũ trụ sử dụng loại máy bay phản lực này.
Sprocket là gì? - Định nghĩa, Loại và Thuật ngữ
Bánh đà là gì? - Định nghĩa, Bộ phận, Loại và Chức năng
Khung gầm ô tô là gì? - Định nghĩa, Các loại và Chức năng
Piston là gì? - Định nghĩa, Bộ phận và Loại