Människan blev den överlägsna rasen på planeten jorden efter mer än en miljon år av evolution. Vi erövrade vatten, land och luft och siktar nu på att gå förbi det. Även om det finns en uppsjö av definitioner som skulle kunna kvantifiera Homo sapiens prestationer är en enda som sticker ut ingenjörskonst, närmare bestämt flygteknik.
Oavsett pendling och bekvämlighet har människan fört krig om luftrummet, vilket definierar hur avancerad tekniken har blivit för att ge oss förtroendet att flyga hundratals meter över marken. Sedan flygets födelse har idén om en farkost som är tillräckligt lätt för att flyga förändrats dramatiskt. Dagens flygplan kan stå emot naturens starkaste stormar och en stor del av förtjänsten går till de motorer som det drivs av.
Vi kan inledningsvis säga att vi inte är några experter på mekaniska framsteg inom luftfarten. Men vi ska göra vårt bästa för att förklara de tre mest använda typerna av motorer som används i flygplan i modern tid.
Turbojetmotorer. (Bildkälla: Mech4Study)
Turbojetmotorer
Innan vi går in på de tekniska detaljerna i en motor finns det tre komponenter som du måste känna till – en kompressor som trycker upp luften, en förbränningskammare där bränslet förbränns och en turbin som i sin tur hjälper till att driva kompressorn. En turbojetmotor i sig är den mest grundläggande typen av jetmotor. I en sådan uppställning komprimeras luften som tas in från öppningen i motorns främre del till cirka 3 till 12 gånger sitt ursprungliga tryck i kompressorn. Denna luft förbränns sedan i kombination med bränsle i förbränningskammaren för att höja vätskeblandningens temperatur till cirka 600-700 grader Celcius. Den resulterande heta luften leds sedan genom en turbin som i sin tur driver kompressorn.
Om turbinen och kompressorn är effektiva kommer trycket som kommer till turbinen att vara nästan dubbelt så högt som det atmosfäriska trycket och detta övertryck skickas till munstycket för att producera en gasström med hög hastighet som ger dragkraft. Utöver detta kan ytterligare betydande dragkraft skapas med hjälp av en andra förbränningskammare som är placerad efter turbinen och före munstycket. Detta resulterar i en ökad temperatur och därefter i en ökning av dragkraften med cirka 40 procent.
I ett nötskal är turbojetmotorn en reaktionsmotor där expanderande gaser trycker mot motorns framsida. Turbostrålen suger in luft och antingen komprimerar eller pressar den. Dessa gaser studsar tillbaka och skjuter ut bakifrån i avgasröret och driver planet framåt.
Turbopropjetmotorer. (Bildkälla: AviationStackExchange)
Turbopropjetmotorer
I fallet med en turbopropjetmotor vrids turbinen på baksidan av heta gaser och detta i vrider en axel som snurrar propellern. Denna typ av motor är vanligast i små trafikflygplan och transportflygplan.
I likhet med en turbojetmotor har även en turbopropmotor en kompressor, en förbränningskammare och en turbin. Luften och gasen kombineras för att driva turbinen som sedan driver kompressorn. Jämfört med en turbojetmotor har en turbopropmotor bättre framdrivningseffektivitet vid hastigheter under 500 miles per timme.
Moderna turbopropmotorer har en propeller med mindre diameter och fler blad för effektiv drift vid högre hastigheter. För att klara de högre flyghastigheterna är bladen gjorda som en krumsabel med bakåtböjda framkanter vid bladspetsarna. Sådana propellrar kallas propfans.
Turbofan jetmotorer. (Bildkälla: Wikimedia)
Turbofan Jet Engines
Till skillnad från en turbojetmotor som suger in all luft inuti motorn har en turbofanmotor en stor fläkt framtill som suger in det mesta av luftflödet runt motorns utsida. Detta gör motorn tystare och ger mer dragkraft vid låga hastigheter. Majoriteten av alla passagerarflygplan drivs av denna motor.
En liten del av luften kommer in i motorn och resten passerar genom en lågtryckskondensator. Denna luft kommer sedan ut som en kall stråle som sedan blandas med gasgeneratorn för att producera en varm stråle. Syftet med denna typ av bypass-system är att öka dragkraften utan att öka bränsleförbrukningen. Detta uppnås genom att öka det totala luftmassaflödet och minska hastigheten inom samma totala energiförsörjning.