เทอร์โบเจ็ตกับเทอร์โบแฟน
เทอร์โบเจ็ทคือเครื่องยนต์เทอร์ไบน์ที่ใช้ก๊าซสำหรับหายใจในอากาศซึ่งทำวัฏจักรการเผาไหม้ภายในระหว่างการทำงาน นอกจากนี้ยังเป็นของประเภทเครื่องยนต์ปฏิกิริยาของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนอากาศยาน Sir Frank Whittle แห่งสหราชอาณาจักรและ Hans von Ohain แห่งเยอรมนี ได้พัฒนาแนวคิดเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้จริงในช่วงปลายทศวรรษ 1930 อย่างอิสระ แต่หลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง เครื่องยนต์ไอพ่นก็กลายเป็นวิธีการขับเคลื่อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
เทอร์โบเจ็ทมีข้อเสียหลายประการในด้านประสิทธิภาพที่ความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง เช่น ประสิทธิภาพและเสียงรบกวน ดังนั้น ตัวแปรขั้นสูงจึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้เครื่องยนต์ turbojet เพื่อลดปัญหาเหล่านั้นให้เหลือน้อยที่สุดTurbofans ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษที่ 1940 แต่ไม่ได้ใช้เนื่องจากประสิทธิภาพน้อยลงจนถึงปี 1960 เมื่อ Rolls-Royce RB.80 Conway กลายเป็นเครื่องยนต์ turbofan สำหรับการผลิตเครื่องแรก
เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Turbojet Engine
อากาศเย็นที่ไหลเข้าทางไอดีจะถูกอัดเป็นแรงดันสูงในขั้นตอนต่อเนื่องของคอมเพรสเซอร์แบบไหลตามแนวแกน ในเครื่องยนต์เจ็ตทั่วไป การไหลของอากาศจะผ่านขั้นตอนการบีบอัดหลายขั้นตอน และในแต่ละขั้นตอน จะเพิ่มแรงดันให้สูงขึ้น เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทสมัยใหม่สามารถสร้างอัตราส่วนแรงดันได้สูงถึง 20:1 เนื่องจากขั้นตอนของคอมเพรสเซอร์ขั้นสูงที่ออกแบบด้วยการปรับปรุงตามหลักอากาศพลศาสตร์และรูปทรงของคอมเพรสเซอร์แบบแปรผันเพื่อสร้างการบีบอัดที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละขั้นตอน
ความดันของอากาศก็เพิ่มอุณหภูมิเช่นกัน และเมื่อผสมกับเชื้อเพลิงจะทำให้เกิดส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้การเผาไหม้ของก๊าซนี้จะเพิ่มความดันและอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่สูงมาก (1200 oC และ 1,000 kPa) และก๊าซจะดันผ่านใบพัดของกังหัน ในส่วนของกังหัน ก๊าซจะออกแรงบนใบพัดกังหันและหมุนเพลากังหัน ในเครื่องยนต์เจ็ตทั่วไป งานเพลานี้จะขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์
จากนั้นก๊าซจะถูกส่งผ่านหัวฉีด และทำให้เกิดแรงขับจำนวนมาก ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานให้กับเครื่องบินได้ ที่ไอเสีย ความเร็วของแก๊สอาจสูงกว่าความเร็วของเสียง การทำงานของเครื่องยนต์ Jet นั้นได้รับการออกแบบอย่างดีเยี่ยมโดยวงจรของ Brayton
turbojets นั้นไม่มีประสิทธิภาพในการบินด้วยความเร็วต่ำ และประสิทธิภาพที่ดีที่สุดนั้นอยู่เหนือ Mach 2 ข้อเสียอีกประการของ turbojets คือ turbojets มีเสียงดังมาก อย่างไรก็ตาม พวกมันยังคงถูกใช้ในขีปนาวุธร่อนพิสัยกลางเนื่องจากความเรียบง่ายในการผลิตและความเร็วต่ำ
เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Turbofan Engine
เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนเป็นรุ่นขั้นสูงของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท ซึ่งใช้เพลาทำงานเพื่อขับเคลื่อนพัดลมเพื่อรับอากาศจำนวนมาก บีบอัด และขับตรงผ่านไอเสียเพื่อสร้างแรงขับส่วนหนึ่งของช่องอากาศเข้าใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์ไอพ่นในแกนกลาง ในขณะที่ส่วนอื่น ๆ ถูกขับแยกจากกันผ่านชุดคอมเพรสเซอร์และขับผ่านหัวฉีดโดยไม่เกิดการเผาไหม้ ด้วยกลไกอันชาญฉลาดนี้ เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนจึงส่งเสียงดังน้อยกว่าและให้แรงขับที่มากกว่า
เครื่องยนต์บายพาสสูง
อัตราส่วนบายพาสของอากาศถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างอัตราการไหลของมวลของอากาศที่ดึงผ่านดิสก์พัดลมที่บายพาสแกนเครื่องยนต์โดยไม่เผาไหม้ กับอัตราการไหลของมวลที่ไหลผ่านแกนเครื่องยนต์ที่เกี่ยวข้อง การเผาไหม้เพื่อผลิตพลังงานกลเพื่อขับเคลื่อนพัดลมและผลิตแรงขับ ในการออกแบบบายพาสสูง แรงขับส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาจากกระแสบายพาส และในบายพาสต่ำ แรงขับจะมาจากการไหลผ่านแกนเครื่องยนต์เครื่องยนต์บายพาสสูงมักใช้สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์เพื่อลดเสียงรบกวนและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และใช้เครื่องยนต์บายพาสต่ำเมื่อต้องการอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่สูงขึ้น เช่น เครื่องบินรบทางทหาร
เครื่องยนต์ Turbojet และ Turbofan แตกต่างกันอย่างไร
• Turbojets เป็นเครื่องยนต์กังหันก๊าซแบบใช้อากาศตัวแรกสำหรับเครื่องบิน ในขณะที่ turbofan เป็นรุ่นขั้นสูงของ turbojet ที่ใช้เครื่องยนต์เจ็ทเพื่อขับเคลื่อนพัดลมเพื่อสร้างแรงขับ (turbofan มีกังหันก๊าซอยู่ที่แกนกลาง)
• Turbojets มีประสิทธิภาพที่ความเร็วสูงกว่า (supersonic) และสร้างเสียงรบกวนได้มาก ในขณะที่ turbofans มีประสิทธิภาพทั้งที่ความเร็ว subsonic และความเร็ว transonic และสร้างเสียงรบกวนน้อยลง
• Turbojets ถูกนำมาใช้ในการใช้งานทางทหารเฉพาะในปัจจุบัน แต่ turbofan ยังคงเป็นทางเลือกที่นิยมมากที่สุดสำหรับการขับเคลื่อนสำหรับเครื่องบินทหารและเครื่องบินพาณิชย์
• ใน turbojet แรงขับถูกสร้างขึ้นโดยไอเสียจากกังหันก๊าซอย่างหมดจด ในขณะที่ในเครื่องยนต์ turbofan ส่วนหนึ่งของแรงขับถูกสร้างขึ้นโดยการไหลของบายพาส
ที่มาของแผนภาพ:
en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg