Dvouproudový motor
Turbofan je druh motoru letadla, který vyvinul se z axiální-tok turbojet motor, nezbytně tím, že zvětší relativní velikost nízkého tlaku (LP) kompresor k věci kde někteří (nebo v některých případech, nejvíce) vzduchu vystupovat z jednotky vlastně obejde jádro (nebo generátor plynu). Toto obejít vzduch jeden expanduje přes oddělený pohánět trysku, nebo je míchal se s horkými plyny opouštět minimum tlačit na (LP) turbínu, před rozšiřováním přes Mixed potok pohánět trysku.
Jestliže turboprop je lepší u průměrných letových rychlostí a turbojet je lepší u velmi vysokých rychlostí, to by mohlo být představil si to u nějakého rozsahu rychlosti uprostřed směsice dva je nejlepší. Takový motor je turbofan (původně nazval obejít turbojet vynálezci u Rolls Royce). Další termín používal ducted fanouška.
Rozdíl mezi ducted fanouškem a vrtulí je to kanál zpomaluje vzduch dříve, než to přijde k fanouškovi. Jak jak vrtule tak vrtule ventilátoru musí operovat subsonically být účinní, ducted fanoušci dovolí efektivní operaci u vyšších vozidlových rychlostí.
Se spoléhat na specifické strčení (tj. skutečný tah/příjem airflow), ducted fanoušci operují nejlépe od asi 400 k 2000 km/h (250 k 1300 mph), který je proč turbofans jsou nejvíce obyčejný druh motoru pro leteckém použití dnes.
V turbofan, LP kompresor je často volal fanoušek. Civilní turbofans obvykle mají jediné ventilátorové stádium, zatímco většina vojenského turbofans multi-fanoušci stádia.
Obejít poměr (poměr obejité vzdušné hmotnosti k combustor vzdušné hmotnosti) je parametr často užitý na zařazení turbofans, ačkoli specifické strčení je lepší parametr.
Zvuk nějakého druhu proudového motoru je silně příbuzný rychlosti výfukových plynů. Vysoce obejít poměr (tj. nízké specifické strčení) turbofans jsou relativně klidné se vyrovnal turbojets a minimu obejít poměr (tj. vysoké specifické strčení) turbofans. Nízký specifický strkací motor má nízkou proudovou rychlost téměř samozřejmě, zatímco následující přibližná rovnice pro skutečný tah implikuje:
kde:
příjem hromadit tok
plně rozšířená proudová rychlost (v peru výfukového plynu)
letecká letová rychlost
Přeskupit nad rovnicí, specifické strčení je dáváno:
Tak pro nulovou letovou rychlost, specifické strčení je přímo úměrné rychlosti proudového letadla.
Tryskáče jsou často zvažovány hlasitý, ale konvenční pístový motor nebo motor turboprop doručovat stejný síla by byla hodně hlasitější. (NASA má internetovou stránku s podrobnostmi na zvuku proudového letadla.)
Minimum-obejít turbofans
Brzy turbojet motory byly velmi palivo-nedostatečný, jako jejich celkový tlakový poměr a turbína sací teplota byla hrozně omezená dostupnou technologií v té době. Zlepšil materiály a zavedení kompresorů dvojčete takový jak v Pratte a Whitney JT3C motor, zvětšil celkový tlakový poměr a tak thermodynamic výkonnost motorů, ale vedl k chudému propulsive efektivita jak čistý turbojets mají tok tiché mše, vysoký rychlostní výfuk.
Originál minimum-obejít turbofan motory byly navrhnuty zlepšit propulsive efektivitu snížením výfukové rychlosti k hodnotě bližší k rychlostem letadel. Se valí-Royce Conway, první turbofan, měl obejít poměr 0.3, podobný k moderní General elektrický F404 bojovnický motor. Civilní turbofan motory šedesátých lét, takový jako Pratt a Whitney JT8D a se valí-Royce Spey měl obejít poměry bližší k 1.
Neobvyklý General elektrické CF700 turbofan motor byl vyvinut jak na zádi-motor fanouška s 2.0 obejít poměr. Toto bylo pocházel z T-38 dráp a Learjet generál elektrický J85/CJ610turbojet (2,850 lbf nebo 12,650 N) k síle větší Rockwell Sabreliner 75/80 model letadla, stejně jako Dassault sokol 20 s o 50 % zvyšování strčení (4,200 lbf nebo 18,700 N). CF700 byl první malý turbofan na světě být aprobovaný federální leteckou administrací (FAA). Tam být nyní přes 400 CF700 letadel v provozu po celém světě, se základem zážitku přes 10 miliónů provozních hodin. CF700 turbofan motor byl také zvyklý na vlak Moon-svázal astronauty v Project Apollo jak powerplant pro měsíční přistání zkoumají vozidlo.
Od sedmdesátých lét, většina motorů bojové stíhačky bylo minimum-obejít turbofans se smíšeným výfukovým plynem a afterburners – první afterburning turbofan byl Pratt a Whitney TF30. Nemnoho minima-obejít poměr vojenské turbofans (např. F404) mají proměnné zátokové vodicí lopatky, s klavírem-panty stylu, k přímému vzduchu na prvním stádiu rotora. Toto zlepší ventilátorový nárůstový okraj (viz mapa kompresoru) v střední-rozsah toku.
Představit si vybavit situaci kde nové minimum obejít poměr, míchal výfuk, turbofan nahradí starý turbojet, ve zvláštní vojenské aplikaci. Říkat nový motor má mít stejný airflow a skutečný tah (tj. stejné specifické strčení) jak jeden to je narazení. Obejít tok může jen být představen jestliže turbínová sací teplota má dovoleno se zvětšit, kompenzovat correspondingly menší jádrový tok. Zlepšení v chlazení turbíny/technologii materiálu by usnadnila použití vyšší turbínové sací teploty, přes zvyšování teploty chladicího vzduchu, vyplývat z pravděpodobného zvyšování celkového tlakového poměru.
Efektivně hotový, výsledné turbofan odkázaný pravděpodobně operovat u vyššího tryskového tlakového poměru než turbojet, ale s nižší výfukovou teplotou udržet skutečný tah. Od teplotního růstu přes celý motor (příjem k trysce) by byl nižší, (suché elektrické) palivo tok by také byl redukovaný, končit lepší specifickou spotřebou paliva (SFC).
Moderní minimum-obejít armádu turbofans zahrnují Pratt a Whitney F119, Eurojet EJ200 a generál elektrický F110, všichni kterého rysa míchal výfuk, afterburner a oblast proměnné pohánět trysku. Non-afterburning motory zahrnují Rolls-Royce/Turbomeca Adour (afterburning v SEPECAT jaguárovi) a unmixed, vectored strčení, Rolls-Royce Pegasus.
Vysoce-obejít motory turbofan
Zavedení proměnných kompresorových statorů umožnilo vysoké tlakové poměrné kompresory k nárůstu práce-volný vůbec nastavení plynového pedálu. Tato inovace dělala jeho debutovat v generálovi elektrický J79, jeden-turbojet šachty pro nadzvukové vojenské letadlo. Když statory proměnné byly zkombinované s vícenásobnými kompresory, dramatická zvyšování celkového tlakového poměru stala se možná. Vyšší turbínové sací teploty (přes zlepšení v chlazení turbíny/materiální technologii) umožnily relativně malou hmotu tokové plynové generátory být zaměstnán. Spojovat toto s významnými zvyšováními fanouška hromadit tok, vyrobený vysoce-obejít turbofan ' motor proveditelný. Obejít poměry 5 nebo více být nyní common.The turbofan je zahájen ve velkém průměru obejít kanál, který obklopí turbojet. To pracuje jako obrovská vrtule, odfoukávat studený vzduch kolem ven z turbojet pomoci zchladit to. Vynoření vzduchu forma obejít kanál pak se míchá s horkými exaust od turbojet, dělat motor hodně klidnější. Cestování vzduchu přes obejít laně kanálu více než jen zchladit turbojet, to také produkuje většinu ze síly. jak hodně jak 80 % motorů strčení přijde přímo od obrovského fanouška na frontě.
První vysoce-obejít motor turbofan byl generál elektrický TF39, vyrůstal do síly Lockheed C-5 galaxie vojenská dopravní letadla. Civilní General elektrický CF6 motor používal příbuzný design. Jiný vysoce-obejít turbofans být Pratt a Whitney JT9D, tři-šachta se valí-Royce RB211 a CFM mezinárodní CFM56. Nedávnější velký vysoce-obejít turbofans zahrnovat Pratt a Whitney PW4000, tři-šachta se valí-Royce Trent, generál elektrický GE90, a generál elektrický GEnx.
Ohromně vyšší strčení stanovilo vysoce-obejít turbofan motory také vyráběly civilní široký-letadla těla praktický a úsporný. Kromě mnohem zvýšeného strčení, tyto motory jsou také obecně klidnější. Toto není tolik přímo k vyšší obejít poměr, ale jak k použití nízkého tlakového poměru, jediné stádium, fanoušci, který významně redukovat specifické strčení a, proto, rychlost proudového letadla. Kombinace vyššího celkového tlakového poměru a turbínové sací teploty zlepší tepelnou účinnost. Toto, spolu s nižším specifickým strčením (lepší propulsive efektivita), vede k nižší specifické spotřebě paliva.
Pro důvody hospodaření s palivy, a také sníženého hluku, téměř všichni dnešních tryskových linkových letadel být poháněn vysoce-obejít turbofans. Ačkoli moderní vojenská letadla inklinují k minimu použití obejít poměr turbofans, vojenská dopravní letadla (např. C17) hlavně používat vysoce obejít turbofans poměru (nebo turboprops) pro účinnost paliva.
Sovětská odborová motorová technologie byla méně pokročilá než západ a jeho nejprve široký-letadla těla, Ilyushin Il-86, byl poháněn minimem-obejít motory. Yakovlev Yak-42, médium-rozsah, chovat-engined sedadla letadel až 120 cestujících bylo první sovětská letadla k použití vysoce-obejít motory.
Zlepšení cyklu
Zvažovat smíšený turbofan s fixovaný obejít poměr a airflow. Poměr zvýšení celkového tlaku systému komprimace zvýší combustor teplota vstupu. Proto, u fixovaného palivového toku je zvyšování turbínové sací teploty. Ačkoli vyšší teplotní růst přes systém komprimace, implikuje větší pokles teploty přes systém turbíny, smíšená trysková teplota je přirozená, protože stejné množství tepla je přidáno k systému. Tam je, nicméně, nárust tlaku trysky, protože celkový tlakový poměr se zvětší rychleji než turbínový expanzivní poměr, působit zvyšování horkého mixéru tlak vstupu. Následně, skutečný tah se zvětší, zatímco specifická spotřeba paliva (podporovat tok/skutečný tah) se sníží. Podobný trend nastane s turbofans unmixed.
Tak turbofans může být dělal více paliva účinný tím, že zvýší celkový tlakový poměr a turbínovou sací teplotu v souzvuku. Nicméně, lepší turbínové materiály a/nebo zlepšený větrník/chlazení ostří jsou požadovaní si poradit s zvyšováními jak turbínové sací teploty tak kompresoru teplota doručení. Rostoucí latter smět vyžadovat lepší kompresorové materiály.
Růst strčení
Růst strčení je získán rostoucí jádrovou sílou (zbytková dostupná síla v expanzi turbíny, po síle požadavky komprimace jádra byly se setkal). Jsou tam dva základní dostupné cesty:
1) horká cesta: zvětšit HP rotora turbíny sací teplota
2) chladná cesta: zvětšit jádrový tok
Horká cesta může vyžadovat změny v lopatce turbíny/materiálech větrníku a/nebo lépe chladící. Chladná cesta může být získána připočítáním T-stádium/s k LP komprimaci nebo nule-stádium k HP komprimaci nebo tím, že zvětší jádrovou velikost (drahý).
Změny musí také být dělány k fanouškovi absorbovat zvláštní jádrovou sílu. Na civilním motoru, proudová šumová uvažování znamenají, že nějaké významné zvyšování startovacího tahu musí být doprovázeno odpovídajícím nárustem v fanouškovi hromadit tok (tvrdit T/O specifické strčení o 30lbf/lb/s), obvykle tím, že zvětší průměr fanouška. Na vojenských motorech, ventilátorový tlakový poměr odkázaný pravděpodobně být zvětšen zlepšit specifické strčení, hluk proudového letadla ne normálně být důležitý faktor.
Technická diskuze
1) přesný strčil (skutečný tah/airflow příjmu) je důležitý parametr pro turbofans a proudové motory obecně. Si představit fanouška (vedeného přiměřeně tříděným elektrickým motorem) operovat uvnitř roury, který je připojil se na pohánět trysku. Docela zřejmě, vyšší Fan tlakový poměr (propustit tlak/vstupní tlak), vyšší vplachovat rychlost a korespondenční specifické strčení. Teď si představovat, že my nahradíme toto nastavení rovnocenným turbofan - stejné airflow a stejný fanoušek tlačí na poměr. Zřejmě, jádro turbofan musí produkovat dostatečnou sílu řídit fanouška přes nízký tlak (LP) turbína. Jestliže my si vybereme minimum (HP) turbína sací teplota pro generátor plynu, airflow jádra potřebuje být relativně vysoko kompenzovat. Odpovídání obejít poměr je proto relativně nízký. Jestliže my zvýšíme Turbine sací teplotu, airflow jádra může být menší, tak rostoucí obejít poměr. Zvýšení turbínové zátokové teploty inklinuje zvětšit tepelnou účinnost a, proto, zlepšit účinnost paliva.
2) přirozeně, jako zvýšení výšky je pokles v hustotě vzduchu a, proto, skutečný tah motoru. Tam je také letový rychlostní účinek, nazval Thrust gradient. Zvažovat přibližnou rovnici pro skutečný tah znovu:
S vysokým specifickým strčením (např. bojovník) motor, rychlost proudového letadla je relativně vysoko, tak intuitivně jeden může vidět, že zvyšování rychlosti letu mají méně dopadu na skutečný tah než střední specifické strčení (např. trenér) motor, kde rychlost proudového letadla je nižší. Dopad strkacího gradientu na nízkém specfic strčení (např. civilní) motor je dokonce hroznější. U vysokých letových rychlostí, vysoce specifické strkací motory mohou síť malé dodávky strčila přes beraní nárust příjmu, ale tento účinek inklinuje zmenšit se u nadzvukových rychlostí protože ztrát nárazové vlny.
3) růst strčení na civilním turbofans je obvykle dostán rostoucím ventilátorovým airflow, tak předcházet hluku proudového letadla stávat se příliš vysoký. Nicméně, větší ventilátorový airflow vyžaduje více síly z jádra. Toto může být dosažené poměrem zvýšení Overall tlaku (combustor vstupní tlak/příjem výtlačný tlak) přimět více airflow do jádra a rostoucí turbínovou sací teplotou. Spolu, tyto parametry inklinují zvětšit jádrovou tepelnou účinnost a zlepšit účinnost paliva.
4) někteří vysoce obejdou poměr civilní turbofans používají extrémně nízký oblastní poměr (méně než 1.01), konvergentní-odlišný, tryska na obejít (nebo míchal výfuk) dělit, řídit ventilátorovou pracovní linku. Tryska chová se jako jestliže to má geometrii proměnné. U nízkých letových rychlostí tryska je unchoked (méně než Machovo číslo jednoty), tak odpadní plyn se zrychlí, zatímco to se blíží k hrdlu a pak se zpomaluje mírně jak to dosáhne odlišné sekce. Následně, trysková koncová oblast řídí zápas fanouška a, být větší než hrdlo, táhne ventilátorovou pracovní linku mírně pryč od nárůstu. U vyšších letových rychlostí, beraní nárust příjmu zvětší tryskový tlakový poměr k věci kde hrdlo stane se zamlklé (M = 1.0). Za těchto okolností, oblast hrdla diktuje fanouškovi zápas a, být menší než konec, tlačí ventilátorovou pracovní linku mírně k nárůstu. Toto není problém od té doby, co ventilátorový nárůstový okraj je hodně lepší u vysokých letových rychlostí.
5) pryč-chování designu turbofans je objasněno pod mapou kompresoru a mapou turbíny.
Nejnovější události v technologii ostří
Lopatky turbíny v motoru turbofan jsou podřízené silnému plamenu a stresu, a vyžadovat zvláštní zhotovení. Nové materiální stavební technologie a věda materiálu dovolili ostří, který byl původně polycrystalline (pravidelný kov), být vyrobený z seřazených kovových krystalů a více nedávno monofonní-krystalický (tj. jednoduchý krystal) ostří, který může operovat u vyšších teplot s méně pokřivením.
Ačkoli lopatka turbíny (a větrník) materiály se zlepšily za ta léta, hodně ze zvyšování (HP) turbíny sací teploty je kvůli zlepšením v ostří/větrníku chladit technologii. Relativně chladný vzduch je krvácel ze systému komprimace, obcházet spalování, a zadá ostří dutiny nebo větrník. Poté, co zvedl teplo od ostří/větrník, chladicí vzduch je vyhozen do hlavního proudu plynu. Jestliže místní plynové teploty jsou nízké dost, dolní ostří/větrníky jsou uncooled a pevní.
Přísně mluvit, HP rotor turbíny sací teplota (po poklesu teploty přes HPT stator) je důležitější než (HP) turbína sací teplota. Ačkoli nějaká moderní armáda a civilní motory mají vrchol RIT je pořadí 3300R (2840F), takové teploty jsou jen zažity pro krátký čas (během vzletu) na civilních motorech.
Turbofan motoroví výrobcové
Turbofan motorový trh je ovládán General elektrický, se valí-Royce plc a Pratt a Whitney, v pořadí podílu na trhu.
General Electric
GE Aircraft Engines, část konglomerátu General Electric, má v současnosti největší popodíl na trhu s turbomotory. Někteří jejich motoru modely zahrnují CF6 (dostupný na Boeing 767, 747, aerobus A330 a více), GE90 (jediný Boeing 777) a GENx (vyvinutý pro aerobus A350 a Boeing 787 nyní ve vývoji) engines.Through byly připraveny ve spolupráci CFM International a Engine Alliance. Tak vytvořili velmi úspěšnou sérii CFM56 a nový GP7200.
Rolls-Royce
Se valí-Royce plc je druhý největší výrobce turbofans a je nejvíce známý jejich RB211 a Trent série jak studna jako jejich kloub se odváží motorů pro aerobus A320 a Boeing MD-90 rodiny (IAE V2500), Panavia tornádo (Turbo-odbor RB199) a Boeing 717 (BR700). Jako vlastníci Allison posádky vozu, jejich síla motorů C-130 Hercules a několik Embraer oblastních proudových letadel.
Pratt a Whitney
Pratt a Whitney je za GE a se naklání-Royce, JT9D má pyšnou poctu být vybrán Boeing pohánět originál 747 “obří tryskáč”. Oni napájení PW4000 k nějakému aerobusu A330 a Boeing 777. Jejich motory mohou také se nalézat na 747 a jiná stará proudová letadla.
Extrém obejít proudové motory
V 70-tých letech se valí-Royce/SNECMA testoval M45SD-02 turbofan vybavené proměnnou hodí vrtule ventilátoru zlepšit zacházení u krajních nízkých ventilátorových tlakových poměrů a poskytovat zpáteční rychlost strčení až do nulové letecké rychlosti. Motor byl zaměřen na krajní klidné STOL letecké operování od letišť centra města.
V nabídce na zvýšenou efektivitu s rychlostí, vývoj dvouproudový motor a turbovrtulový motor , známý jako motor propfan, byl vytvořen to mělo fanouška unducted. Vrtule ventilátoru jsou umístěné venku kanálu, tak že to se objeví jako turboprop s širokým mečem-jako ostří. Oba generál elektrický a Pratt a Whitney/Allison demonstroval propfan motory v 80-tých letech. Přílišný kajutový hluk a poměrně laciné palivo do proudových motorů zabránili motorům být dán do služby.
Jiné významy
Unikódový standard zahrnuje charakter turbofan, # 274B, v dingbats dosahu. Jeho oficiální jméno je “těžký osm slzy-SPOKED vrtulová hvězdička = turbofan”. V přiměřeně-konfiguroval prohlížeče, to by mělo objevit se v citacích tady: #lquote?”;