Az ember több mint egymillió évnyi evolúció után vált a Föld bolygó felsőbbrendű fajává. Meghódítottuk a vizet, a szárazföldet és a levegőt, és most arra törekszünk, hogy túllépjünk rajta. Bár számtalan definíció létezik, amely számszerűsíthetné a Homo sapiens vívmányait, egyetlenegy kiemelkedik közülük: a mérnöki tudomány, pontosabban a repüléstechnika.
Az ingázásról és a kényelemről nem is beszélve, az emberek háborút vívtak az égboltért, ami meghatározza, hogy mennyire fejlett a technológia, hogy magabiztosan tudjunk több száz méterrel a föld felett repülni. A repülés születése óta a repüléshez elég könnyű hajó elképzelése drámaian megváltozott. A repülőgépek ma már a természet legerősebb viharainak is ellenállnak, és ez nagyban köszönhető a motoroknak, amelyek hajtják.
Elöljáróban hadd mondjuk el, hogy nem vagyunk a repülés mechanikai fejlődésének szakértői. De megpróbálunk mindent megtenni, hogy elmagyarázzuk a három leggyakrabban használt motortípust, amelyeket a modern kor repülőgépeiben használnak.
Turbó sugárhajtóművek. (Kép forrása: Mech4Study)
Turbó sugárhajtóművek
Mielőtt belemennénk egy hajtómű technikai részleteibe, három összetevővel kell tisztában lennünk: egy kompresszorral, amely a levegőt nyomás alá helyezi, egy égéstérrel, ahol az üzemanyagot elégetik, és egy turbinával, amely viszont a kompresszor meghajtásában segít. A turbojet önmagában a sugárhajtóművek legalapvetőbb típusa. Egy ilyen berendezésben a hajtómű elején lévő nyíláson beszívott levegőt a kompresszorban az eredeti nyomás körülbelül 3-12-szeresére sűrítik. Ezt a levegőt aztán az égéstérben az üzemanyaggal együtt elégetik, hogy a folyadékkeverék hőmérsékletét körülbelül 600-700 Celsius-fokra emeljék. Az így keletkező forró levegőt ezután egy turbinán vezetik át, amely viszont a kompresszort hajtja meg.
Ha a turbina és a kompresszor hatékony, a turbinába érkező nyomás közel kétszerese lesz a légköri nyomásnak, és ez a többletnyomás a fúvókába kerül, hogy nagy sebességű gázáramot hozzon létre, amely a tolóerőt termeli. Ezen túlmenően jelentős tolóerő hozható létre egy második égőkamra segítségével, amely a turbina után és a fúvóka előtt helyezkedik el. Ez megnövekedett hőmérsékletet, majd körülbelül 40 százalékos tolóerő-növekedést eredményez.
Dióhéjban a turbó sugárhajtómű egy reakcióhajtómű, amelyben a táguló gázok a hajtómű elejét nyomják. A turbojet beszívja a levegőt, és vagy összenyomja, vagy összepréseli. Ezek a gázok visszapattannak, és a kipufogó hátsó részén kilövellnek, előre tolva a gépet.
Turboprop sugárhajtóművek. (Kép forrása: AviationStackExchange)
Turboprop sugárhajtóművek
A turboprop sugárhajtóművek esetében a hátul lévő turbinát a forró gázok forgatják, és ez forgat egy tengelyt, amely megpörgeti a légcsavart. Ez a hajtóműtípus a kis utasszállító és szállító repülőgépekben a legelterjedtebb.
A turbó sugárhajtóműhöz hasonlóan a turboprop motor is egy kompresszorral, egy égéstérrel és egy turbinával rendelkezik. A levegőt és a gázt egyesítik a turbina működtetéséhez, amely aztán a kompresszort hajtja. A turbó sugárhajtóművekkel szemben a turboprop-hajtóműnek jobb a meghajtási hatásfoka 500 mérföld/óra alatti sebességnél.
A modern turbólégcsavaros hajtóművek kisebb átmérőjű légcsavarral és nagyobb lapátszámmal rendelkeznek a nagyobb sebességen történő hatékony működés érdekében. A nagyobb repülési sebességek leküzdése érdekében a lapátok szikla alakúak, a lapátcsúcsoknál hátracsapott elülső élekkel. Az ilyen típusú légcsavarokat propfanoknak nevezik.
Turbóventilátoros sugárhajtóművek. (Kép forrása: Wikimedia)
Turbofan sugárhajtóművek
A turbó sugárhajtóművel ellentétben, amely a hajtómű belsejébe szívja be az összes levegőt, a turbofan hajtómű elején egy nagy ventilátor található, amely a hajtómű külső része körül szívja be a légáramlat nagy részét. Ez csendesebbé teszi a hajtóművet, és kis fordulatszámon nagyobb tolóerőt biztosít. A legtöbb utasszállító repülőgépet ez a hajtómű hajtja.
A levegő egy kis része belép a hajtóműbe, a többi pedig egy alacsony nyomású kondenzátoron halad át. Ez a levegő aztán hideg sugárként jön ki, amelyet aztán a gázgenerátorral összekeverve forró sugár keletkezik. Az ilyen megkerülő rendszer célja a tolóerő növelése az üzemanyag-fogyasztás növelése nélkül. Ezt úgy éri el, hogy növeli a teljes légtömeg-áramot és csökkenti a sebességet ugyanazon teljes energiaellátáson belül.