موتور هواپیما
TRANSCRIPT
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
انواع موتور هواپیما
ENGINE
مسعود فرجی
Masoud Faraji
www.ilam-aviation.loxblog.com
www.facebook.com/iranianfalcon
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
دانستن اصول كلي كاركرد موتور هواپيما براي خلبانان از اين نظر داراي اهميت است كه به آنها كمك ميكند كه
بصورت بهينه تري از موتور هواپيما كار بكشند و نتيجتا عمر مفيد موتور را افزايش داده وباعث جلوگيري از از
( در حال پرواز شود.engine failدست دادن موتور)
: ميكنيم مرور را ها هواپيما انواع بندي طبقه اما قبل از آنكه به انواع موتور بپردازيم
Aircrafts انواع هواپيما
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
تقسيم بندي انواع وسائل پرنده
مايند:ندر اولين قدم كليه وسائل پرنده ساخته دست بشر را به دو دسته كلي تقسيم بندي مي
( هواپيماهاAircraft)(: وسائل پرنده جوي )اتمسفر
( فضاپيماهاSpacecraftوسائل پرنده غير جوي :)
توان در نظر گرفت.هاي مختلف هواپيما را مي( ، جنبهAircraftبراي تقسيم بندي هواپيما )
سرعت
توان به چهار نوع زير تقسيم بندي كرد:هواپيماها را مي
دون صوت هواپيماهاي ما (Subsonic Aircraft (0 < M < 7.0
هواپيماهاي صوتي (Transonic Aircraft (0.7 < M < 2.1
هواپيماهاي مافوق صوت (Supersonic Aircraft (1 < M < 5
هواپيماهاي ماوراي صوت (Hypersonic Aircraft (5 < M
تفاوت اين هواپيماها در اختالف سرعتشان با سرعت صوت است.
M تواند با آن سرعت پرواز كند.عدد ماخ هواپيماست كه مي
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
فاععدد ماخ يك هواپيما عبارت است از نسبت سرعت هواپيما به سرعت صوت در ارتفاعي كه هواپيما در آن ارت
.بود خواهد متفاوت آن بر حاكم قوانين ، سرعت نظر از هواپيما نوع به بسته كند.پرواز مي
لبا نوع
از نظر نوع بال ، بطور كلي دو نوع هواپيما وجود دارد:
( هواپيماهاي با بال ثابتFixed wing Aircraft)
( هواپيماهاي با بال چرخندهRotary wing Aircraft)
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ل هواپيما و به نوع دوم هليكوپتر يا چرخبال نام دارد.نوع او
چرخد.داراي بال ثابت هستند و در طول پرواز بال نمي ها عموماهواپيما
چرخد.ولي هليكوپتر ، هواپيمائي است كه بالش در حال پرواز به دور يك محور مي
نسرنشی بودن دارا
گردند:ونه كلي تقسيم مياز نظر دارا بودن سرنشين ، هواپيماها به دو گ
( هواپيماهاي با سرنشينManned Aircraft)
( هواپيماهاي بدون سرنشينUnmanned Aircraft)
هواپيماهاي بدون سرنشين شامل:
شونده هدايت موشك (Missile )
( موشك هدايت نشوندهRocket )
دور راه از كنترل هواپيماهاي RPV ( ياRemote Piloted Vehicle )
باشند. و غيره مي
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
از نظر چگالی
شوند:هواپيماها به دو دسته كلي تقسيم مي جرم حجمياز نظر
( هواپيماهاي سنگينتر از آزمايشهاي مربوط به هواHeavier than Air Aircraft)
تر از آزمايشهواپيماهاي سبك( هاي مربوط به هواLighter than Air Aircraft)
( و مانند اينهاست.Air ship( ، كشتي هوائي )Balloonنوع دوم شامل بالن )
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
یمانور قدرت
كردند:وع مختلف تقسيم مين چهار به هواپيماها
هواپيماهاي غير مانوري Normal (Non - Aerobatic) Aircraft
هواپيماهاي نيمه مانوري Utility (Semi - Aerobatic) Aircraft
هواپيماهاي مانوري Aerobatic Aircraft
هواپيماهاي بسيار مانوري High Maneuverability Aircraft
( ، موتور و ... نيز Stealth) راداراستن ، قدرت مخفي شدن از ديد هاي ديگر از قبيل وزن ، نوع برخاز جنبه
شوند.هواپيماها به انواع مختلف تقسيم بندي مي
مکانیزم پرواز
هواپيماهاي عمود پرواز هواپيماي با باند صفر يا
متر257كمتر از -هواپيماي با باند كوتاه
هواپيماي با باند معمولي
هواپيماي معمولي يا خشكي نشين
هواپيماي آب نشين توانايي فرود روي آب را دارند
هواپيماي دو زيست
هواپيماي ناو نشين
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
(Power Plantانواع هواپیماها از نظر نوع موتور )
: تورانواع مو
پیستون پراپ Piston engines
توربو پراپ Turboprop
توربو فن Turbofan
توربو جت TurboJet
توربو شفت Turboshaft
رم جت RamJet
پالس جت PulseJet
پرشر جت PressureJet
سکرام جت ScramJet
Piston engines موتور پیستون پراپ
باشد.( و به معني پروانه )ملخ( هواپيما ميPropellerمخفف كلمه پروپلر ) پراپ
شود كه پروانه نيز بوسيله موتور ( توسط پروانه توليد ميPropulsionدر اينگونه موتورها نيروي پيشران )
چرخد.پيستوني مي
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
مبدل هاي حرارتي آن ها موتورهاي پيستوني در ابتدا با آب خنك مي شدند به همين خاطر سنگين بودند و
. نيروي مقاوم زيادي توليد مي كرد
. موتورهايي ساخته شد كه با هوا خنك مي شد 2071در سال
. در اين موتورها پيستون ها به طور دوار در اطراف محور مركزي قرار داشتند
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
: دموتورهاي پيستوني را مي توان از نظر چگونگي قرار گرفتن به سه دسته تقسيم كر
موتورهاي خطي
موتورهاي متقابل
موتورهاي شعاعي
دببيني زير لينك در ميتوانيد را طرز كار انواع موتور پيستوني
طرز كار موتور پيستوني هواپيما
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ها بخواهيم بايد محدوديت استفاده از اين موتورها وزن آنهاست، زيرا درصورتي كه نيروي زيادي از اين موتور
وزن بسيار زياد طراحي گردند.موتورهايي با
به جز محدوديت وزن محدوديت سازه نيز وجود دارد كه علت آن عدم توانايي براي دستيابي به سرعتهاي بيشتر
ماخ براي سازه هاي ضعيف ميباشد 2از
Turboprop موتور توربو پراپ
)پراپ جت یا توربو ملخی(
است گازي توربيني موتور نوعي توربوپراپ
.ميشود استفاده رانش وايجاد ملخ گرداندن براي توربين محور گردش از آن در كه
موتور توربوپراپ بسيار شبيه موتور توربوفن است ؛ با اين تفاوت كه در آن به جاي فن چند ملخ قرار دارد .
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ز طريق نوربين ، موتور توربوپراپ بخش اعظم گاز خروجي از محفظه ي احتراق را صرف چرخاندن توربين و ا
صرف چرخاندن ملخ مي كند .
عمده ي نيروي جلوبرنده در موتور توربوپراپ حاصل از چرخاندن ملخ است ؛ ولي بخشي از اين نيرو نيز ناشي از
شيپوره ي خروجي موتور است .
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ي را فداي قدرت با اينكه گاز خروجي اين موتورها نوعي جت است ولي در طراحي توربوپراپ سرعت گاز خروج
چرخاندن محور ميكنند تا بيشتر نيروي موتور صرف گرداندن ملخ شود.
شود ولي چرخش پروانه توسط موتور جت صورت در اين موتورها نيز نيروي اصلي توسط پروانه توليد مي
گيرد.مي
رعتهاي بيشتر كيلومتر/ساعت( كارآئي دارند و در س 067موتورهاي توربوپراپ در سرعتهاي متوسط )حدود
كارآيي خود را از دست ميدهند.
اين موتورها بيشتردر هواپيماهاي مسافري كوچك و هواپيماهاي ترابري نظامي به كار ميروند.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
از اشكاالت عمده ي اين نوع موتور سر وصداي زياد آن است .
گيرد.( نيز از اين گونه موتورها بهره ميAn - 140) 247هواپيماي ايران
Turbo Jetموتور توربو جت
موتورهاي توربو جت، بيشتر بر نيروي توليدي از گازهاي خروجي اتكا دارند و در هواپيماهايي بيشتر كاربرد دارند
كه با سرعت هاي مافوق صوت حركت مي كنند.
در موتورهاي توربوجت، ابتدا، هوا وارد كمپرسور شده و متراكم مي گردد.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
هوا با سرعت نسبتاً زيادي وارد موتور گرديده براي احتراق مناسب نمي باشد و بيشتر سوخت اما چون اين
مصرف شده، بدون اشتعال هدر مي رود.
به همين دليل هوا به قسمت ديفيوژر يا همان كاهنده سرعت فرستاده مي شود تا از سرعت آن كاسته شود.
فشار آن افزوده مي شود. در ديفيوژر، ابتدا از سرعت هوا كاسته و بر دما و
سپس اين هواي آماده براي احتراق، به اتاقك احتراق فرستاده مي شود.
( هوا ابتدا وارد لوله احتراق گشته، با سوخت مخلوط شده Combaustion Chamberدر اتاقك احتراق)
سپس منفجر مي گردد.
و مابقي براي توليد نيروي رانش به كار مي قسمتي از نيروي حاصله از اين انفجار صرف گرداندن توربين شده
رود.
( قرار After Burnerگاهي در هواپيماهاي توربوجت، بعد از شيپوره خروجي يا نازل، قسمتي به نام پس سوز)
مي دهند كه بر نيروي تراست مي افزايد.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
اخل كشيده و پس آنكه انرژي ( به دIntakeبه زبان ساده اين موتورها آزمايشهاي مربوط به هوا را از ورودي )
كند و تغيير سرعت زيادي به آزمايشهاي مربوط به هوا داده شد آنرا با سرعت زياده از انتهاي موتور خارج مي
گردد.قابل توجه در ورودي و خروجي موجب حركت هواپيما مي
Turbo Jetو Turbopropاختالف موتور
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
Turbo Fanموتور توربو فن
اينگونه موتورها همان ساختمان موتورهاي توربوجت است، با اين تفاوت كه اين موتورها داراي قطر ساختمان
كند.بزرگتري هستند و همه هواي ورودي از داخل موتور عبور نمي
فن اساسآ همان ملخ با تعداد بسيار بيش تر پره , اما در ابعاد كوچكتر است .
يز مانند ديگر موتورهاي توربيني است ؛ ولي فرق اساسي در چگونگي نحوه ي توليد قدرت در مونور توربوفن ن
تبديل قدرت موتور به نيروي محركه است.
ورموت خروجي ي شيپوره از ناشي آن از وبخشي جلو فن از حاصل در موتور توربوفن بخشي از نيروي جلوبرنده
. است
موتورهاي توربوفن نسبت به موتورهاي توربوپراپ در سرعت هاي زياد داراي راندمان بهتري هستند.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
موتورهاي توربوفن در محدوده ي سرعت هواپيماهاي مسافربري راندمان خوبي دارند و از نظر توليد سر و صدا
. نيز قابليت بهتري دارند
. اين نوع موتور استفاده مي شودبه همين علت در بيش تر هواپيماهاي مسافربري از
معموأل براي افزايش راندمان موتور توربوفن بخشي از هواي عبور كننده از فن وارد موتور نمي شود و كانالي در
. اطراف موتور , آن را به بيرون هدايت مي كند
ه ي جداگانه , خنك كاري به اين عمل اصطالحأ جريان سرد مي گويند و مزايايي از قبيل توليد نيروي جلو برند
.دارد.. …موتور و
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
موتورهاي توربوفن در حقيقت چيزي ميان موتورهاي توربوجت و توربو پراپ هستند.
بازده موتورهاي توربوفن بسيار زياد است، و به همين علت هم در بسياري از هواپيماهاي مسافربري و ترابري در
مي شود.از آن ها استفاده Sub Sonicسرعت هاي
وفنتورب هاي موتور از مدرن مسافربري هواپيماهاي از بسياري بازده بيشتري نسبت به سوخت همچنين بعلت
استفاده ميكنند.
در موتورهاي توربوفن، ابتدا هوا كمپرس شده سپس وارد اتاقك احتراق مي شود و بعد از انفجار از طريق
ين فرآيند، نيروي تراست الزم را جهت رانش هواپيما به جلو تامين شيپوره يا نازل خروجي خارج شده و در طي ا
مي نمايد.
البته در موتورهاي توربوفن، مقادير ديگري از هوا از طريق كنارگذر نيز عبور داده مي شود كه در نهايت به
گازهاي خروجي داغ پيوسته و نيروي پيشران را افزايش مي دهد.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ربوپراپ در اين است كه موتورهاي توربوپراپ، فن يا ملخ ايجاد كننده تراست آنها تفاوت موتورهاي توربوفن با تو
در خارج از پوسته موتور قرار گرفته اما در موتورهاي توربوفن، ملخ يا فن توليد كننده تراست كامالً در درون
پوسته موتور قرار گرفته است.
وربوفن استفاده ميكنندبخاطر اينكه آنها بازده بيشتري بسياري از هواپيماهاي مسافربري مدرن از موتور هاي ت
نسبت به سوخت دارند.
اگر ميزان مصرف سوخت يك توربوجت با تورفن و ميزان تراست توليدي آنها را مقايسه كنيد ميبينيد كه
توربوفن با همان ميزان مصرف سوخت، مقدار تراست خيلي بيشتري توليد ميكند. يك موتور توربوفن شكل
غييريافته و پيشرفته ي يك موتور توربين گازي ساده است. ت
همانند ساير موتورهاي جت، توربوفن هم داراي هسته ي موتوري توربوجت است.
در يك توربوفن مركز موتور توسط يك اليه شامل يك فن در جلو و توربين اضافي دركنار آن احاطه شده است.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
همانند كمپرسور و توربين هسته تشكيل شده اند كه به يك شفت اضافي فن و توربين فن از تعداد زيادي تيغه
متصل اند.
شفتي كه به فن متصل است از وسط هسته ي شفت مركزي عبور ميكند و به اين صورت اگر موتور داراي سه
تصل مشفت باشد، فن جلويي به دروني ترين شفت و آن نيز به آخرين طبقه ي توربين در انتهاي موتور )مركز(
است.
توبوفن ها به دو دسته شامل توربوفن با نسبت گذرگاهي پايين و با نسبت گذرگاهي باال تقسيم ميشوند.
دسته ي اول نسبتا كوچكتر هستند و مقداري بيشتر از يك توربوجت، تراست توليد ميكنند ولي توربوفن با
ري به سوخت كارآمد تر هستند و صداي كمتنسبت گذرگاهي باال، تراست خيلي بيشتري توليد ميكنند و نسبت
توليد ميكنند.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
اصلي ترين هدف و وظيفه ي فن راندن مقدار زيادي هوا از ميان گذرگاه خارجي است كه از اطراف هسته ي
موتور مي گذرد.
ن فن ايبا اينكه در اين گذرگاه جانبي جريان هوا با سرعت خيلي كمتري جريان ميابد، ولي حجم بااليي از هوا با
شتاب و سرعت ميگيرند و اين فن، به غير از تراستي كه هسته ي توربوجت دارد، تراست مهم و عمده اي را
بدون سوزاندن هيچ سوخت اضافي توليد ميكند.
بدينگونه توربوفن نسبت به توربوجت استفاده ي بيشتري از سوخت ميكند، در نتيجه بازده آن بيشتر از
توربوجت است.
قت موتورهاي توربوفن با نسبت گذرگاهي باال در بازدهي تقريبا با توربوپراپ برابر هستند. به عالوه، هواي در حقي
كم سرعت باعث اليه گذاري صداي مركز موتور ميشود و موتور را كم صدا تر ميكند.
شكيل شده است فن به دليل اينكه در ميان داكت يا مجراي ورودي قرار گرفته است و از تعداد زيادي پره ت
ميتواند بطور كارآمد با سرعتي بيشتر از يك ملخ ساده كار كند. به همين دليل توربوفن ها در نقل و انتقاالت پر
سرعت به كار ميروند ولي ملخ دارها در نقل و انتقاالت سرعت پايين بكار ميروند.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
گاهي پايين مجهز شده به پس سوز تعداد زيادي از هواپيماهاي جنگنده از موتورهاي توربوفن با نسبت گذر
استفاده ميكنند. آنها ميتوانند بطور كارآمد به گشت زني بپردازند و در جنگهاي هوايي نيز، تراست خيلي بااليي
دارند.
Turboshaft موتور توربو شفت
ي سرعت است ، ولموتور توربوشفت ، نوعي موتور توربيني و از نظر نحوه ي كار بسيار شبيه به موتور توربوپراپ
چرخش ملخ موتور توربوشفت از سرعت چرخش ملخ موتور توربوپراپ بسيار كم تر است .
در موتور توربوشفت ، هدف ، توليد قدرت زياد در دور كم است . از اين موتور معموأل در هليكوپتر و كشتي
استفاده مي شود .
ي توليد نيروي جلوبرنده را به عهده دارد ؛ ولي با ملخ هليكوپتر و كشتي مانند ملخ موتور توربوپراپ وظيفه
سرعت چرخش بسيار كم تر .
گاز خروجي از موتور توربوشفت هيچ نقشي در توليد نيرو ندارد.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
يك تفاوت اساسي بين توربوشفت و ساير موتورهايي كه در باال معرفي شدند اين است كه توربين تنها به
كمپرسور متصل نيست.
مانند توربوپراپ در اكثر موتورهاي توربوشفت چند طبقه از توربينهاي مجزا از كمپرسور، وجود دارند كه البته ه
انرژي آنها از طريق شفتي مجزا به جعبه دنده جهت تغيير به گشتاور مناسب انتقال ميابد و بعد مورد استفاده
قرار ميگيرد. بطور نمونه تيغه هاي روتور بالگرد را ميچرخاند.
از طرفي بالگردها در ارتفاعي بسيار پايين تر از هواپيماها جايي كه گرد وخاک، ماسه و ديگر آشغالهاي ريز به
راحتي ميتوانند به داخل موتور مكيده شوند، كار ميكنند. جهت برطرف كردن اين مشكل، بيشتر موتورهاي
رده و قبل از رسيدن آن به كمپرسور، توربوشفت به يك دستگاه تجزيه ي ذره ها كه جريان ورودي را صاف ك
گرد و خاک را بيرون ميريزد، مجهزند.
ها كاربرد دارند و شباهت زيادي به موتورهاي توربو پراپ دارند.اين موتورها در هليكوپتر
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
Ram Jetموتورهای رم جت
ي به نظر مي رسند كه موتورهاي رم جت، هيچ قطعه ي متحركي ندارند و در نگاه اول، مانند يك لوله توخال
بيشتر در سرعت هاي مافوق صوت به كار مي روند.
موتورهاي رم جت نيز مانند پالس جت، داراي توربين، كمپرسور يا ... نمي باشند استفاده از آنها به عنوان موتور
دوم معمول است كه بيشتر در موشكها به كار مي روند.
موتور ابتدا بايد سرعت هوا به مقدار الزم برسد در صورت رخداد چنين در اين گونه موتورها، براي روشن شدن
حالتي، موتور جت به طور خودكار خود را روشن مي كند.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
در موتور رم جت، هوا با سرعت زياد وارد موتور شده و به علت سرعت بيش از حد، در قسمت ديفيوژر به خوبي
اال مي رود.كمپرس و متراكم شده و دما و فشار آن بسيار ب
در اين حالت مخلوط هوا و سوخت منفجر گشته و با خروج از موتور، نيروي تراست بسيار زيادي را آزاد مي
كنند. اين موتورها قدرت بسيار زيادي را دارا مي باشند اما براي شروع پرواز و برخاست مناسب نمي باشند.
باشند اي نميد و داراي هيچ عضو چرخندهها در سرعتهاي بسيار زياد كاربرد دارناين موتور
)برخالف كليه موتورهاي ديگر(.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
Pulse Jet جت پالس های موتور
موتورهاي پالس جت داراي توربين، كمپرسور، يا شفت نمي باشند و تنها قطعه متحرک البته در نوع دريچه دار،
دريچه آن مي باشد.
ه بزرگي از انفجار در داخل موتور صورت مي پذيرد كه سبب بسته ماندن دريچه در اين گونه موتورها، ابتدا تود
مي شود. چون تنها راه فرار هوا از موتور قسمت انتهاي آن مي باشد هوا به طرف آنجا هجوم مي آورد.
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
شود. در نتيجه تر ک هوا، خال يا حالت مكشي به وجود آمده كه باعث باز شدن دريچه و ورود هواي تازه مي
در اين حالت، مقداري هواي محترق شده از خروج بازمانده و صرف تراكم و انفجار گاز تازه وارد مي گردد و
سيكل به همين ترتيب ادامه پيدا مي كند.
Pressure Jetموتور های پرشر جت
اين موتور جت امروزه كاربردي در صنايع هوايي و به عنوان پيشران جت ندارد .
ر را ميتوان طرحي ابتدايي از موتور رم جت دانست .اين موتو
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
ددميگر تر قطور پايين به باال از كه تكه چند اي لوله داخل به در اين پيشران جت سوخت از قسمت بااليي
از قسمت بااليي و دهانه لوله و همچنين از فواصلي كه مابين اين لوله چند تكه وجود دارد و ميشود پاشيده
ارد لوله شده و با سوخت مخلوط ميگردد .هواي تازه و
از پيش سوخت سپس مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه احتراق شده و محترق ميگردند . براي گرم كردن
ترتيب اين به و ميپيچانند آن داخلي جدار بدور و احتراق محفظه در را رسان سوخت لوله ، احتراق عمل
اب نيز احتراق عمل ترتيب اين به ، ميشود گرم و ميكند دريافت دهش محترق داغ گاز توده از را گرما سوخت
.ميگردد انجام بهتري كيفيت
آموزشگاه خلبانی ایالم
مسعود فرجی
Scram Jetموتور های سکرام جت
گرفته شده كه به معناي انفجار در سرعت مافوق Combustionو Super Sonicنام اين موتورها از دو واژه
صوت است.
به كار مي روند و طرز كار آنها بسيار مشابه Hyper Sonicاي هايپر سونيك اين گونه موتور ها در سرعت ه
موتورهاي رم جت با تغييراتي مي باشد.
ماخ وارد موتور 4اين نكته قابل توجه است كه مشتعل ساختن مولكول هاي هوا در حالي كه هوا با سرعت باالي
ست!مي گردد، مانند روشن كردن كبريت در گردباد تورنادو ا
و از همين جا مي توان درک كرد كه چه
تكنولوژي عظيمي در اين لوله توخالي به
كار گماشته شده است.
شايان ذكر است كه اولين هواپيماي داراي
ماخ مي باشد. 0است كه سرعت آن باالي X-43موتور سكرم جت، هواپيماي