Różnica między Turbojet i Turbofan

Turbojet vs Turbofan
 

Turbojet to silnik z turbiną gazową, oddychający powietrzem, wykonujący cykl spalania wewnętrznego podczas pracy. Należy również do typu silnika reakcyjnego samolotowych silników napędowych. Sir Frank Whittle z Wielkiej Brytanii i Hans von Ohain z Niemiec niezależnie opracowali praktyczną koncepcję silników pod koniec lat 30. XX wieku, ale dopiero po II wojnie światowej silnik odrzutowy stał się powszechnie stosowaną metodą napędu.

Turboodrzutowy ma kilka wad wydajności przy prędkościach poddźwiękowych, takich jak wydajność i hałas; dlatego zbudowano zaawansowane warianty w oparciu o silniki turboodrzutowe, aby zminimalizować te problemy. Turbofany zostały opracowane już w latach 40. XX wieku, ale nie były używane ze względu na mniejszą wydajność aż do lat 60. XX wieku, kiedy to Rolls-Royce RB.80 Conway stał się pierwszym produkcyjnym silnikiem turbowentylatorowym.

Więcej o silniku Turbojet

Zimne powietrze wchodzące przez wlot jest sprężane do wysokiego ciśnienia w kolejnych etapach osiowej sprężarki przepływowej. We wspólnym silniku odrzutowym strumień powietrza przechodzi kilka etapów sprężania i na każdym etapie podnosi ciśnienie do wyższego poziomu. Nowoczesne silniki turboodrzutowe mogą wytwarzać stosunki ciśnienia nawet do 20: 1 dzięki zaawansowanym stopniom sprężarki zaprojektowanym z ulepszeniami aerodynamicznymi i zmienną geometrią sprężarki, aby zapewnić optymalne sprężanie na każdym etapie.

Zwiększenie ciśnienia powietrza również podnosi temperaturę, a po zmieszaniu z paliwem tworzy palną mieszaninę gazów. Spalanie tego gazu podnosi ciśnienie i temperaturę do bardzo wysokiego poziomu (1200 oC i 1000 kPa), a gaz przepycha łopatki turbiny. W sekcji turbiny gaz wywiera siłę na łopatki turbiny i obraca wał turbiny; we wspólnym silniku odrzutowym praca wału napędza sprężarkę silnika.

Następnie gaz jest kierowany przez dyszę, co powoduje dużą siłę ciągu, którą można wykorzystać do napędzania samolotu. Przy wydechu prędkość gazu może być znacznie wyższa niż prędkość dźwięku. Działanie silnika Jet idealnie modeluje cykl Braytona.

Turboodrzuty są nieefektywne podczas lotu z małą prędkością, a optymalna wydajność wykracza poza Mach 2. Kolejną wadą turboodrzutowych jest to, że są bardzo głośne. Są one jednak nadal stosowane w pociskach wycieczkowych średniego zasięgu ze względu na prostotę produkcji i małą prędkość.

Więcej informacji o silniku Turbofan

Silnik Turbofan jest zaawansowaną wersją silnika turboodrzutowego, w którym praca wału służy do napędzania wentylatora, aby pobierać duże ilości powietrza, sprężać i kierować bezpośrednio przez wydech, aby wytworzyć ciąg. Część wlotu powietrza służy do napędzania silnika odrzutowego w rdzeniu, podczas gdy druga część jest kierowana osobno przez szereg sprężarek i kierowana przez dyszę bez spalania. Dzięki temu genialnemu mechanizmowi silniki turbowentylatorowe są mniej hałaśliwe i zapewniają większy ciąg.

Silnik wysokiego obejścia

Współczynnik obejścia powietrza definiuje się jako stosunek między masowymi natężeniami przepływu powietrza pobieranego przez tarczę wentylatora, która omija rdzeń silnika bez spalania, do masowego natężenia przepływu przechodzącego przez rdzeń silnika biorący udział w spalaniu, w celu wytworzenia mechanicznego energia napędzająca wentylator i wytwarzająca ciąg. W konstrukcji z wysokim obejściem większość ciągu powstaje z przepływu obejścia, a w niskim obejściu z przepływu przez rdzeń silnika. Silniki obejściowe są zwykle stosowane w zastosowaniach komercyjnych ze względu na ich mniejszy hałas i oszczędność paliwa, a silniki o niskim obejściu są stosowane tam, gdzie wymagany jest wyższy stosunek mocy do masy, na przykład wojskowe samoloty myśliwskie.

Jaka jest różnica między silnikami Turbojet i Turbofan?

• Turbojety były pierwszymi silnikami turbinowymi do oddychania powietrzem dla samolotów, podczas gdy turbofan to zaawansowany wariant turboodrzutu wykorzystujący silnik odrzutowy do napędzania wentylatora w celu wytworzenia ciągu (turbofan ma turbinę gazową w rdzeniu).

• Turbojets są wydajne przy wyższych prędkościach (naddźwiękowe) i wytwarzają duży hałas, podczas gdy turbofani są wydajne zarówno przy prędkościach poddźwiękowych, jak i prędkościach transonicznych i wytwarzają mniej hałasu.

• Turbojety są obecnie stosowane w określonych zastosowaniach wojskowych, ale turbofan pozostaje najbardziej preferowanym wyborem napędu zarówno dla samolotów wojskowych, jak i komercyjnych.

• W turboodrzutach ciąg jest generowany wyłącznie przez spaliny z turbiny gazowej, natomiast w silnikach turbofan część ciągu jest wytwarzana przez przepływ obejściowy.

Źródło diagramu:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg