תשובה 1:

התשובה הקצרה:

מנוע טורבינה הוא מכשיר סיבובי המונע על ידי נוזל. תפוקת האנרגיה הסיבובית שלו משמשת לסיבוב או כוח של מכשיר אחר. זה עשוי להיות עצמאי או לא.

מנוע סילון הוא מכשיר נושם אוויר עצמאי שעשוי לכלול טורבינות אחת או יותר מבין מרכיביה העיקריים. מנוע סילון משתמש בעקרון חוק התנועה השלישי של ניוטון * כדי לספק את כוח ההנעה שלו, המכונה "דחף". מנוע סילון הוא לרוב מנוע טורבינה, אך בדרך כלל מנוע טורבינה אינו מנוע סילון.

התשובה הארוכה:

מנוע הוא כל דבר שממיר צורות אנרגיה שונות לאנרגיה או כוח מכני. אם זה נועד להקנות תנועה, זה יכול להיקרא מנוע, אבל שני המונחים משמשים זה לזה.

  • ליתר דיוק, מנוע הוא התקן שממיר דלק לאנרגיה על ידי שינוי ההרכב הכימי שלו, ואז משתמש באנרגיה זו בכדי להניע את המנוע. מנוע הוא מכשיר שמונע על ידי חשמל, אוויר או לחץ הידראולי, שאינו משנה את ההרכב הכימי ממקור האנרגיה שלו. עם זאת, מנועי רקטה נקראים "מנועים", והם בהחלט משנים את ההרכב הכימי של מקור האנרגיה שלהם. ישנם כמה סוגים של מנועים מכניים ששורפים דלק ליצירת אנרגיית חום, ואז ממירים אנרגיה זו לאנרגיה מכנית, או דוחפים קדימה. מרבית מנועי הטורבינה נכללים בקטגוריה זו. מנועים ששורפים דלקים מאובנים ליצירת גזים חמים ואז ממירים אנרגיה זו לתנועה סיבובית, כמו גם מנועי טורבינת גז, יטופלו תחילה. מרבית מנועי הסילון הם מנועי טורבינת גז. אנרגיית החום הכלולה בדלק מאובנים או גרעיניים משמשת ליצירת קיטור, גם גז חם, המשמש להפעלת מנועי טורבינת קיטור. טורבינות המשתמשות ברוח או במים כמקור האנרגיה שלהן פנו גם.

מהי טורבינה?

טורבינה היא מכשיר מכני סיבובי המוציא אנרגיה מזרימת נוזלים וממיר אותה לעבודה מועילה. היא מייצרת כוח רציף על ידי גרימת גלגל או רוטור, המצוידים בדרך כלל במכוניות, להסתובב על ידי העברת זרימה מהירה של מים, אדים, גז, אוויר, או נוזל אחר על פני הוובסים שלו. תנועה סיבובית כתוצאה זו משמשת לביצוע עבודות, כמו סיבוב מדחף, מאוורר, פיר או גנרטור חשמלי.

  • טורבינת קיטור

מנועי סילון:

מרבית מנועי הסילון מכילים טורבינה כאחד המרכיבים העיקריים שלהם. ניתן לסווג מנועי סילון טורבינה כטורבו או טורבופנים.

כל מנועי הסילון ממירים דלק לדחף באמצעות התהליכים הבאים:

  1. למצוץ: כניסת האוויר בקדמת מנוע הסילון. קוואז: תהליך דחיסת האוויר בקטע הדחיסה. באנג: החדרת דלק לאוויר הדחוס בקטע הבעירה. הבעירה מתרחשת. נוצרים גזים חמים. נופלים: גזים חמים היוצאים מגב המנוע במהירות מואצת.

סוגים של מנועי סילון הם ה- Turbojet ו- Turbofan, אשר שניהם מכילים טורבינות, וה- Ramjet ו- Scramjet אשר אין להם טורבינות. כל מנועי הסילון "נושמים אוויר", המבדיל אותם ממנועי טילים, הנושאים מחמצן משלהם.

מנועי טורבופאן וטורבו-ג'קט:

במנוע הטורבופן, ובמנוע הטורבו-ג'קט הארכאי, הטורבינה ממוקמת בחלק האחורי של המנוע. כאשר גזי הבעירה החמים עוברים מעל להבי הטורבינה, זה מסתובב במהירות. תנועה סיבובית זו משמשת להנעת מדחס המנוע בקדמת המנוע. במנוע הטורבופן הוא גם מניע מאוורר אפוף שנמצא ממש לפני המדחס.

מדחס מנוע סילון:

המדחס דוחס את האוויר שמגיע לחזית המנוע, כדי להכין אותו לתהליך הבעירה. המדחס הוא מכשיר מכני המורכב משורות של להבים מרובים המסתובבים, ומדחס יותר ויותר את האוויר בשלבים. הוא מונע על ידי פיר (ים) המחובר לטורבינה (ים). לרוב מנועי ה- Turbofan וה- Turbojet יש קטעי מדחס שיש להם שני קטעים מסתובבים באופן עצמאי, המדחסים בלחץ גבוה ונמוך (סליל מפוצל).

מקטע בעירה במנוע סילון:

בשלב הבא האוויר נכנס לחלק הבעירה או הבעירה בו מוזרק דלק לזרם האוויר הדחוס. תהליך בעירה מהיר מייצר גז חם, היוצא מן הבעירים לתוך קטע הטורבינה.

קטע טורבינת מנוע סילון:

הגזים החמים זורמים דרך הטורבינה ועוברים את להבי הטורבינה, וגורמים לה להסתובב. תנועה סיבובית זו הופכת פיר המניע את המדחסים, ומאוורר ההנעה בקדמת המנוע, ומכשירי עזר שונים כמו גנרטורים ומשאבות הידראוליות. מרבית מנועי ה- Turbofan וה- Turbojet הם מנועי סליל מפוצל, כלומר יש להם שני קטעי טורבינה מסתובבים באופן עצמאי, טורבינות הלחץ הנמוך והגבוה.

זרבובית פליטה של ​​מנוע סילון וחרוט פליטה:

השלב האחרון של מנוע סילון. זרבובית ממקדת ומאיצה את גזי הפליטה החמים, והחרוט הפנימי שלה יוצר זרימה למינרית אל מעבר המנוע.

  • זרבובית פליטה של ​​מנוע טורבופן
  • קונוס פליטה של ​​מנוע סילון

החלק לאחר הצורב או חימום מחמם מחדש:

בחלק מנועי הסילון יש קטע לאחר הצורב, אותו ניתן לבחור לסירוגין או לכבות, ומשמש להגדלת מהירות זרם הגז לאחר שהוא עוזב את קטע הטורבינה של מנוע הסילון. דלק סילון נוסף מוזרק לזרם הגז החם, וככל שהוא נשרף הוא מעלה את טמפרטורת הגז הפליטה, וכך את מהירות הגזים היוצאים בחלק האחורי של המנוע. מהירות גז מוגברת שווה לדחף המנוע הכולל גדול יותר.

צורב אחר יכול להגדיל את תפוקת הדחיפה הכוללת של המנוע בעד עד 70 אחוזים עם עלייה מינימלית במשקל המנוע הכללי, אך עם כמה יוצאים מן הכלל הם לא יעילים במיוחד. הם מגדילים מאוד את צריכת הדלק, ולכן בדרך כלל משתמשים בהם רק בהמראה, או במקומות בהם נדרשים בפעולות צבאיות, כמו השגת טיסה על-קולית, שמירה על אנרגיה בפנייה קשה, השגת שיעורי טיפוס גבוהים או שיעורי תאוצה גבוהים יותר.

  • מנוע סילון עם Afterburner
  • לוחם יורופייף בריטי, טייפון הבריטי, משתמש לאחר הצורבים לאחר ההמראה

מנוע טורבו -jet:

במנוע הטורבו -jet, כל הדחף שלו מפותח על ידי זרם המהירות הגבוה של הגז החם היוצא מאחורי המנוע. דחף = כוח = מסה (של אוויר + דלק) X תאוצה. חוק התנועה השלישי של ניוטון משמש כדי להסביר את הכיוון והגודל של כוח ההנעה שהתקבל.

מנוע טורבופן:

במנוע הטורבופן משמש מאוורר אפוף לחיבור המנוע לאוויר, והוא המכשיר העיקרי בו מנוע הטורבופן משתמש כדי לספק דחף קדימה, שהוא כוח ההנעה של מנועי הסילון.

  • GEnx טורבופן מנוע. המאוורר בקדמת המנוע מספק 90 אחוז מכלל דחף המנוע.

שני מנועי הג'ט הלא-טורבינים:

  • מנוע רמג'ט. מנועי סילון אלה משתמשים בגלי הלם קוליות כדי לדחוס אוויר בקדמת המנוע.

לא ממש נסיעה בחינם עבור הרמג'ט, מכיוון שיש להם מגבלה משמעותית:

  • הם זקוקים למקור הנעה נוסף כדי להגיע למהירויות העל-קוליות הנדרשות לדחיסת איל מספיק כדי לתמוך בעירה וליצור דחף. המהירות 0–60 שלהם היא… .. אינסוף.
  • מנוע Scramjet. מנועים אלה שומרים על זרימת אוויר קולית לאורך כל המנוע, אך הם רק יכולים לפעול במהירויות העולות על מכב 4. הם דורשים מאיצי רקטות כדי להשיג מהירויות תפעוליות מספיקות, ולכן אינן עדיין מערכות הנעה מסחריות מעשיות. הם משמשים כיום רק על כלי ניסוי, ויכולים להיחשב כמנועי טילים נושמים אוויר. הם פועלים ממש כמו טילים הנושאים רק חומר דלק, ומשתמשים בחמצן אטמוספרי כחומר מחמצן שלהם.

יש להם צורך במהירות, והם יכולים לעלות על מהירויות העולות על Mach 6.

  • אזורי הדחיסה, הבעירה וההתרחבות של: (א) טורבו -jet, (b) ramjet ו- (c) מנועי scramjet.

מנועי טורבינת גז מכילים עצמיים המניעים את הפירים:

מנועי טורבינת גז מכילים עצמית כוללים גם את מנועי הטורבופרופ ומנוע טורבו.

מנוע טורבופרופ:

יש קטע לייצור גז עצמאי. גזי הבעירה החמים הופכים טורבינה ומדחס, וגם מדחף. המדחף מונע על ידי הטורבינה דרך פיר דרך תיבת הילוכים להפחתה, הנחוצה כדי להפחית את מהירות הסיבוב שלה מתחת לזו של הטורבינה.

מנוע טורבו:

גזי בעירה חמים הופכים את טורבינת המדחס, המניעה את המדחס. טורבינה אחרת, טורבינת הכונן החופשית או הנעה, הממוקמת מאחור לטורבינת המדחס הופכת את ציר ההינע. פיר המפנה משמש לנהיגה במכונות אחרות.

מנוע טורבינת קיטור על הספינה:

קיטור מחומם-על נוצר בדודים המחוממים על ידי דלק מאובנים או גרעיניים. הקיטור מסובב את טורבינת הכוח שיכולה להפוך ישירות את מדחפי הספינה דרך תיבת הילוכים, או לסובב גנרטור חשמלי. ניתן להפוך את המדחפים באמצעות מנוע חשמלי המופעל על ידי הגנרטור מונע הקיטור.

טורבינות המשמשות לייצור חשמל:

  • טורבינת גז. מנועי טורבינת גז גדולים מפרידים לרוב את קטע ייצור הגז ומקטע הטורבינה.
  • טורבינת קיטור של GE. שימו לב לדמיון שלה לטורבינת גז. מנועי טורבינת קיטור גדולים מפרידים תמיד בין מקור ייצור הקיטור לקטע הטורבינה.

מקור חום חום דלק מאובנים ייצור טורבינת חשמל קיטור:

דלק מאובנים נשרף לרתיחת מים וליצירת אדים בלחץ גבוה ומחומם-על. הקיטור משמש להפעלת הטורבינה. הטורבינה הופכת גנרטור חשמלי או מכשיר אחר.

מקור דלק גרעיני מקור אדים - ייצור חשמל מופעל באמצעות טורבינה:

אותם מושגים בסיסיים כמו תחנת כוח דלק מאובנים, אך משתמשים בדלק גרעיני כמקור החום כדי ליצור קיטור להפוך את טורבינת הכוח.

ייצור חשמל טורבינת גז:

אותם מושגים כמו טורבינות מונעות קיטור, אך שורף דלק מאובנים בקטע לייצור גז כדי לייצר את הגז החם המשמש להפיכת טורבינת הכוח.

טורבינות המופעלות על ידי אנרגיה ירוקה המשמשות לייצור חשמל:

"הם נשארים קרירים על ידי שימוש ללא דלק."

כוח הידרואלקטרי:

תחנת כוח הידרואלקטרית. לחץ מים וזרימת המהירות הגבוהה המתקבלת משמשים לסיבוב טורבינה, הטורבינה הופכת גנרטור חשמל.

  • טורבינת חשמל הידרואלקטרית וגנרטור חשמלי.

טורבינת רוח מופעלת בקנה מידה גדולה:

גנרטור חשמלי לטורבינה מונע רוח. פיר מסתובב מונע על הרוח מסובב גנרטור חשמלי ומייצר חשמל.

  • מערכת לייצור חשמל טורבינת מונעת רוח

תשובה 2:

מנוע סילון נועד להשתמש רק בפליטה שלו ככוח הדחף העיקרי שלו. מנוע טורבינה אוסף בדרך כלל את פליטת הסילון שלו כדי לסובב מכלול טורבינות גלגלי שיניים המחובר לתיבת הילוכים (ומשם למשל למדחף). אז המדחף הוא המקור העיקרי לדחיפה. למעשה, מנוע סילון הוא גם טורבינה.


תשובה 3:

מנוע סילון נועד להשתמש רק בפליטה שלו ככוח הדחף העיקרי שלו. מנוע טורבינה אוסף בדרך כלל את פליטת הסילון שלו כדי לסובב מכלול טורבינות גלגלי שיניים המחובר לתיבת הילוכים (ומשם למשל למדחף). אז המדחף הוא המקור העיקרי לדחיפה. למעשה, מנוע סילון הוא גם טורבינה.