Prúdové motory

1. Prúdové motory Baloghová Katarína

2. Rozdelenie motorov • Parné motory • parný stroj • parná turbína • Spaľovacie motory • plynová turbína • zážihový motor • vznetový motor • reaktívny motor

3. História Anglický skúšobný pilot a technik Frank Whittle (nar. 1907 v Bostone) vynašiel roku 1929 prúdový motor. Založil si vlastnú spoločnosť na výrobu motorov. Tam vyrobil prvý prúdový motor. Po skúškach na zemi, vzlietlo roku 1941 prvé experimentálne lietadlo s Whittlovým motorom. Prúdové motory boli využívané najmä v druhej svetovej vojne. V súčasnosti všetky lietadlá okrem tých najmenších sú poháňané prúdovými motormi. Motor s označením MW44 je s najväčšou pravdepodobnosťou najmenším prúdovým motorom na svete (je len o trochu menší než hrnček na kávu) a jeho ťah je tri kilopondy. Miniatúrna turbína tohto motorčeka vykonáva neuveriteľných 190 000 otáčok za minútu.

4. Prúdový motor Prúdový motor patrí do skupiny reaktívnych motorov. Na spaľovanie paliva sa používa kyslík zo vzduchu, ktorý vstupným otvorom prúdi motorom. Vzduch tvorí podstatnú zložku látky urýchľovanej v prúdovom motore a vytvárajúcej ťažnú silu pri unikaní z dýzy veľkou rýchlosťou. Prúdový motor pracuje nepretržite ( bez taktov) a pri veľkom výkone je podstatne ľahší ako piestové motory.

5. Zloženie prúdového motora • Ventilátor Veľký ventilátor v prednej časti motora je zložený z mnohých čepelí, ktoré sú skonštruované zo špeciálneho materiálu – ako je napr. uhlíkové vlákno alebo titán. Ventilátor je poháňaný nízkotlakovou časťou turbíny. Niektoré dizajny ventilátorov zahŕňajú duté čepele aby sa zredukovala váha a zlepšilo chladenie. Ako sa ventilátor otáča, nasáva dovnútra množstvo vzduchu. Zostatok vzduchu preteká okolo horúceho jadra motora. Vzduch prúdi nielen hlavnou časťou motora, ale aj cez obtokový kanál okolo nej. Takto sa zvyšuje celkové množstvo vzduchu prechádzajúceho motorom, čím sa zväčšuje jeho ťah. Kanál okrem toho znižuje hlučnosť motora.

6. Nízkotlakový kompresor Je to séria rotujúcich čepelí (rotorov), ktoré stláčajú vzduch nasávaný ventilátorom. Rotory tlačia vzduch proti nehybným čepeliam (statorom), čím sa zvyšuje tlak, teplota a energia. Kompresor je nasadený na hnací hriadeľ, ktorý je poháňaný nízkotlakovou turbínou v závere motora.

7. Vysokotlakový kompresor Tak ako aj nízkotlakový kompresor, aj vysokotlakový kompresor je disk rotujúcich čepelí (rotorov), ktoré tlačia vzduch proti nehybným čepeliam (statorom). Vzduch z nízkotlakového kompresora plynie cez vysokotlakový kompresor, kde sa jeho tlak a teplota opäť zvýšia. Vysokotlakový kompresor rotuje odlišnou rýchlosťou ako jeho nízkotlakový náprotivok.

8. Spaľovacia komora Dierkovaný kov v tvare placky umiestnený hneď za kompresormi. Je schopná znášať teploty väčšie ako 1500 F a je spojená s palivovým injektorom. Keď prehriaty stlačený vzduch opustí kompresory, má rýchlosť väčšiu než 400 m/h. Vzduch vstupujúci do spaľovacej komory je spomaľovaný razením v puzdre a mieša sa s prúdovým palivom. Zmes stlačeného vzduchu a prúdového paliva tlačí výfukové plyny smerom ku koncu motora.

9. Vysokotlaková turbína Nachádza sa priamo za spaľovacou komorou a dostáva plnú ťarchu energie výfukových plynov • Nízkotlaková turbína Je poháňaná výfukovými plynmi, ktoré prešli cez vysokotlakovú turbínu. S touto zostatkovou silou musí vykonať veľmi dôležitú prácu – poháňanie ventilátora na začiatku motora. Striedavo ventilátor nasaje vzduch, ktorý sa stlačí, a vedie cez spaľovaciu komoru, ktorá opäť stlačí turbíny.

10. Turbovrtuľové prúdové motory Na zvýšenie výkonu sa aj pri menších rýchlostiach sa montuje na spoločný hriadeľ turbíny a kompresora vrtuľa Na pohon vrtule sa využíva energia prúdu výfukových plynov v turbíne. Časť vzduchu prúdi kanálikmi okolo havnej časti motora. To znamená, že motorom prúdi viac vzduchu a má väčší ťah. Turbovrtuľové motory sú hospodárne a vhodné pre malé lietadlá na prepravu cestujúcich menšou rýchlosťou.

11. Turboventilátorový prúdový motor Turbína vnútri motora sa využíva na otáčanie veľkého ventilátora v prednej časti, ktorý nasáva obrovské množstvo vzduchu. Ten obteká okolo horúceho tela motora, vyletuje na konci a vytvára väčšiu časť ťahu. Turboventilátorové motory sú tichšie a výkonnejšie než iné prúdové motory, preto sa používajú vo veľkých dopravných lietadlách

12. Turboreaktívny prúdový motor V tomto motore sa spaľuje zmes vzduchu a tekutého paliva – kerozínu. Prúd rýchlych výfukových plynov ženie motor dopredu. Hoci tento motor spotrebuje veľa paliva a je veľmi hlučný, má mimoriadne veľký výkon a je pomerne ľahký, vďaka čomu je vhodný pre nadzvukové lietadlá, ako je napr. Concorde.

13. Turbokompresorový prúdový motor Vzduch vnikajúci vstupným hrdlom stláča kompresorom na 0,4 – 0,7 MPa, prúdi do spaľovacej komory, kde sa doň vstrekuje kvapalné palivo. Zmes horí pri vysokej teplote 1100 až 1200 K a vzniknuté plyny unikajú dýzou veľkou rýchlosťou (až 800 m/s).

17. Vyskúšajte si ako funguje prúdový motor: http://www.geae.com/education/engines101/ How jet engines work  Test fly a jet engine

18. Bibliografia • Svet v pohybe – Encyklopédia dopravy. Ikar, Bratislava 2002 • Encyklopédia vedy. Slovart, Bratislava 1996 • ZÁMEČNÍK, Jozef: Prehľad stredoškolskej fyziky. ALFA, Bratislava 1984 • http://www.geae.com/education/engines101/ • www.referaty.sk