De mens is het superieure ras op de planeet aarde geworden na meer dan een miljoen jaar evolutie. We hebben water, land en lucht veroverd en streven er nu naar om daar voorbij te gaan. Hoewel er een overvloed aan definities is die de prestaties van Homo sapiens zou kunnen kwantificeren, is er één die eruit springt: techniek, specifiek luchtvaarttechniek.
Laat staan woon-werkverkeer en gemak, de mens heeft oorlog gevoerd over het luchtruim, wat aangeeft hoe geavanceerd de technologie is geworden om ons het vertrouwen te geven om honderden meters van de grond te vliegen. Sinds de geboorte van de luchtvaart, is het idee van een vaartuig dat licht genoeg is om te vliegen drastisch veranderd. Vliegtuigen van vandaag kunnen de sterkste stormen van de natuur weerstaan en een groot krediet gaat naar de motoren die het wordt aangedreven door.
Laten we beginnen met u te vertellen dat we geen expert zijn op het gebied van mechanische ontwikkelingen in de luchtvaart. Maar we zullen ons best doen om de drie meest gebruikte motortypen uit te leggen die in de moderne tijd in vliegtuigen worden gebruikt.
Turbinestraalmotoren. (Afbeelding bron: Mech4Study)
Turbojetmotoren
Voordat we ingaan op de technische aspecten van een motor, zijn er drie componenten waarvan u zich bewust moet zijn – een compressor die de lucht onder druk zet, een verbrandingskamer waar de brandstof wordt verbrand en een turbine die, op zijn beurt, helpt bij het aandrijven van de compressor. Een turbojet op zich is het meest basistype van een straalmotor. In een dergelijke opstelling wordt de lucht die door de opening aan de voorkant van de motor wordt aangezogen, in de compressor samengeperst tot ongeveer 3 tot 12 maal de oorspronkelijke druk. Deze lucht wordt dan verbrand in combinatie met brandstof in de verbrandingskamer om de temperatuur van het vloeistofmengsel op te voeren tot ongeveer 600 à 700 graden Celcius. De resulterende hete lucht wordt vervolgens door een turbine geleid die op zijn beurt de compressor aandrijft.
Als de turbine en de compressor efficiënt zijn, zal de druk die naar de turbine komt bijna twee keer de atmosferische druk bedragen en deze overdruk wordt naar de straalpijp gestuurd om een gasstroom met hoge snelheid te produceren die de stuwkracht produceert. Daarnaast kan nog aanzienlijke stuwkracht worden gecreëerd met behulp van een tweede verbrandingskamer die na de turbine en voor het mondstuk is geplaatst. Dit resulteert in een verhoogde temperatuur en vervolgens een toename van de stuwkracht met ongeveer 40 procent.
In een notendop, de turbojet is een reactiemotor waar expanderende gassen tegen de voorkant van de motor duwen. De turbojet zuigt lucht aan en comprimeert of perst het samen. Deze gassen kaatsen terug en schieten uit de achterkant van de uitlaat, waardoor het vliegtuig vooruit wordt gestuwd.
Turboprop straalmotoren. (Afbeelding bron: AviationStackExchange)
Turboprop Straalmotoren
Bij een turboprop straalmotor wordt de turbine aan de achterzijde door hete gassen in beweging gebracht en deze laat een as draaien die de propeller laat draaien. Dit type motor komt het meest voor in kleine lijnvliegtuigen en transportvliegtuigen.
Gelijk aan een turbojetmotor heeft ook een turboprop een compressor, een verbrandingskamer, en een turbine. De lucht en het gas worden gecombineerd om de turbine te laten draaien, die vervolgens de compressor aandrijft. In vergelijking met een turbojet motor, heeft een turboprop motor een betere voortstuwingsefficiëntie bij snelheden onder de 500 mijl per uur.
Moderne turbopropmotoren zijn voorzien van een propeller met een kleinere diameter en meer bladen voor een efficiënte werking bij hogere snelheden. Om de hogere vliegsnelheden aan te kunnen, zijn de bladen in kromzwaard-vorm gemaakt met teruggebogen voorranden aan de bladuiteinden. Dergelijke propellers worden propfans genoemd.
Turbofanstraalmotoren. (Afbeelding bron: Wikimedia)
Turbofan Straalmotoren
In tegenstelling tot een turbojet die alle lucht binnenin de motor aanzuigt, heeft een turbofanmotor een grote ventilator aan de voorkant die het grootste deel van de luchtstroom aan de buitenkant van de motor aanzuigt. Hierdoor is de motor stiller en heeft hij meer stuwkracht bij lage snelheden. Een meerderheid van alle lijnvliegtuigen wordt door deze motor aangedreven.
Een klein deel van de lucht gaat de motor in en de rest wordt door een lagedrukcondensor geleid. Deze lucht komt dan als koude straal naar buiten, die vervolgens met de gasgenerator wordt vermengd om een warme straal te produceren. Het doel van dit soort bypass-systeem is de stuwkracht te verhogen zonder het brandstofverbruik te verhogen. Het bereikt dit door de totale lucht-massastroom te verhogen en de snelheid te verlagen binnen dezelfde totale energietoevoer.