Repülőgépmotor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A repülőgépmotor, vagy repülőgéphajtómű olyan hőerőgép, amelyet a repülőgépek működéséhez szükséges vonó-, illetve tolóerőhelikopterek esetében a felhajtóerőt is beleértve – előállítására alkalmaznak.

A hajtóművek két alapvető elv szerint csoportosíthatók:

Légcsavaros hajtás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Dugattyús motor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Dugattyús, boxer elrendezésű, 4 hengeres repülőgépmotor
Sportrepülőgépen használt csillagmotor

A dugattyús motor lehet benzin, vagy dízelolaj üzemű. A dízelmotorokhoz télen gyakran használják a hidegben is kedvezőbb (alacsonyabb) viszkozitású kerozint. A kisgépes repülésben legelterjedtebb a repülőbenzin (nemzetközi kódjele: AVGAS–LL100) hajtóanyagú dugattyús hajtómű. Kivitelük szerint soros, boxer vagy csillag elrendezésű hengerekkel készülnek. Többnyire kényszerléghűtéses, duplagyújtásos, mechanikusan vezérelt motorok. A dugattyús repülőgépmotor hűtését elsősorban az áramló levegő biztosítja, de a kenőolaj és az üzemanyag hűtőszerepét is figyelembe veszik a tervezés során. Ebből következően ezek ún. meleg motorok, mivel normális üzemi hőfokuk meghaladja a 100 °C-ot. A kenőolaj-hőmérséklet 120–160 °C, míg a szokásos hengerfej-hőmérséklet általában 210–250 °C között van. Építésüknél törekednek kis tömegre, a lehető legegyszerűbb szerkezeti kialakításra a minél nagyobb megbízhatóság érdekében. A gyújtásrendszer minden esetben kettőzött, így hengerenként két gyújtógyertyát építenek be. A szikrához szükséges magasfeszültséget mechanikusan, mágneses gerjesztéssel állítják elő, mellőzve az autóknál elterjedt bonyolult elektronikus gyújtásvezérlőket. A kettőzött rendszer miatt szokás bal, illetve jobb gyújtómágnesről beszélni, ebből eredően lehet a két kört külön-külön is üzemeltetni, de normális esetben mindkettő egyszerre használatos. Ha repülés közben valamelyik gyújtókör meghibásodása „berázást” eredményez, a hibás kört ki lehet kapcsolni, mivel a motor egyenetlen járását okozva veszélyezteti annak további rendes működését. Amennyiben a földi motorteszt esetében a két kör egyenként nem ad egyformán normális működést, a felszállástól el kell tekinteni. A dugattyús motorokkal speciális körülmények között (mint amilyen például a második világháborúban használt légcsavaros repülőgépekkel szemben támasztott egyre nagyobb teljesítményigény volt) elérhető vonóerő (illetve tolólégcsavar esetén tolóerő) mért maximuma akár 20 kN (kb. 2 tonna tömeg súlya) is lehet, de napjainkban a légcsavaros kisgépes repülésben a 1–3 kN (100–300 kg-os) motoronkénti vonóerő az általános.

A Napier Nomad egyesítette magában a gázturbinát és a dugattyús dízelmotort.

Légcsavaros gázturbina[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Légcsavaros gázturbina működése

A légcsavaros gázturbinában az égéstérből kilépő gázsugár mozgási energiáját a kompresszort működtető turbinafokozatokon túl további turbinák beépítésével forgómozgássá alakítják át, amely a légcsavart hajtja. A légcsavaros gázturbinában a kompresszort és az összes turbinafokozatot egy tengelyre szerelik. A légcsavar és a gázturbina közé általában reduktort építenek be. Az összes hajtási elv közül a légcsavaros gázturbinák hatásfoka a legjobb. Főként szállító repülőgépeken, vagy kisebb utasszállító repülőgépeken alkalmazzák, de a nagy zaj és az erős vibráció hátrányt jelent. Hajtóanyaga a kerozin, aminek a repülésben használt nemzetközi kódjele: JET-A1.

Tengelyteljesítményt szolgáltató gázturbina[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Főként helikoptereken alkalmazott gázturbina. Felépítése és működése hasonlít a légcsavaros gázturbinákhoz, de a tengelyteljesítmény előállítására használt turbinafokozatok külön, a kompresszort hajtó turbinafokozatoktól független tengelyen találhatók.

Sugárhajtás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Axiálkompresszoros sugárhajtómű

Lüktető sugárhajtómű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A lüktető sugárhajtómű egy mechanikailag egyszerű szerkezet, mely (egy ismétlődő ciklussal) levegőt sziv egy nem-visszacsapó szelepen keresztül, mely a motor elején található, egy égéstérbe és meggyújtja azt. Az égés kényszeríti a füstgázokat a motor hátoldalán való kipufogásra. Egy sorozat lüktetésbol állítja elő energiáját, nem pedig egy állandó kimenetből, innen ered a neve.

Gázturbinás sugárhajtómű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gázturbinás sugárhajtóműben a folyamatos égést fenntartó, a Joule-körfolyamatot megvalósító gázturbinás szerkezetből kilépő gázsugarat a hajtóműre szerelt fúvócsőben felgyorsítják (gyakran a hangsebesség fölé), és a kilépő gázsugár reakcióerejét (Newton harmadik törvénye értelmében) használják fel a repülőgépek hajtására.

Torlósugárhajtómű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Működésének alapfeltétele az igen gyors repülési sebességből adódó nagynyomású levegőbeáramlás. Tervezését és tesztelését más elven működő hajtóműtípusokkal felgyorsított repülőgépekkel végezték, mivel lassú repüléskor nem lép fel elegendő torlónyomás az ilyen módon üzemelő hajtóművek számára. A torlósugárhajtómű a már meglévő gyors repülési sebesség gazdaságosabb megtartására alkalmazható, így egyes repülőgéptípusok hibrid meghajtási rendszerrel rendelkeznek az eltérő meghajtási módok előnyeinek kihasználása végett.

Rakétahajtómű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Néhány repülőgép használta a rakéta motorokat alap meghajtásukért, illetve magasság szabályzásukért, különösen a Bell X-1 és az North American X-15. A legtöbb légi jármű nem használja a rakéta motorokat, mert az energia- és hajtóanyag hatékonyságuk nagyon alacsony, kivéve nagy sebességnél, de hasznaljak rövid, lökésszerű sebességnövélésért és felszállásnál. A rakéta motorok nagyon hatékonyak nagyon nagy sebességnél, bár hasznosak, mert nagy mennyiségű tolóerőt hoznak létre és tömegük nagyon kicsi.

További fogalmak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Utánégető[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Utánégető működés közben

Utánégetőt elsősorban harci repülőgépeknél alkalmaznak a gázturbinás sugárhajtómű tolóerejének rövid idejű, de nagymértékű növelésére. Az utánégetőben a turbinából kilépő forró gázsugárba újból kerozint fecskendeznek és a képződő keveréket begyújtják, illetve az magától belobban. Igen nagy plusz tolóerőnövekedést eredményez, de ezzel együtt az üzemanyagfogyasztás is drasztikusan megnövekszik, jelentősen csökkentve a repülőgép hatótávolságát. A többszörös hangsebesség-átlépés csak utánégető használatával lehetséges az óriási tolóerőigény miatt, bár napjainkban létezik olyan katonai repülőgép is, ami utánégető használata nélkül is képes a hangsebességnél gyorsabb repülésre. Harci szempontból hátrányos, hogy a repülőgép után húzott, jól látható forró lángcsóva igen erős jelet ad a hőkövető rakéták számára.

Változtatható tolóerővektor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vektorálható hajtóműveknél a gázturbinából kilépő gázsugár útjába egy vezérelhető, elmozdítható, elforgatható sugárterelő gyűrűsort tesznek, aminek segítségével a turbinából kilépő sugár irányvektora és intenzitása befolyásolható. (lásd: Szu–30) Ezáltal sokkal fordulékonyabbá válik a repülőgép, ami légi harc során döntő fontosságú lehet. Mechanikája igen költséges egységekből épül fel, így sok hajtóműgyártó mellőzi a használatát és inkább az alacsony szervizigényű és alacsony üzemeltetési költségű hajtóművek kifejlesztését szorgalmazzák. A helyből le-felszálló sugárhajtású gépek (lásd: Harrier) szintén a vektorálás technikáját használják, de ott nem a manőverezhetőség fokozása a cél, hanem a talaj felé 90 fokkal lefordított gázsugáron függőlegesen történő le és felszállási képesség. Létezik elforgatható turbólégcsavaros hajtómű is, erre példa a V–22 Osprey konvertiplán, ahol a le- és felszálláshoz a szárnyak végén függőleges helyzetbe fordított hajtóműveken forgó légcsavarok adják a szükséges emelőerőt. A helikopterszerű emelkedés után, a hajtóműveket fokozatosan visszafordítva vízszintes helyzetbe, a repülőgép előrehaladásához ugyanazok a légcsavarok adják a vonóerőt is, amíg a sebességből származó légáramlás miatt a szárnyakon termelődő felhajtóerő fokozatosan átveszi a gép súlyát.

Tolóerő[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Boeing 737-es egyik hajtóműve

A gázturbinás sugárhajtóművek tolóerejét általánosan kN-ban (kilonewton) mérik. De a hozzávetőleges összehasonlításhoz szokás átszámolni kg-ra és tonnában megadni az értéket. Egy harci gép sugárhajtóműve kb. 100-150 kN tolóerőt nyújt, míg az új Airbus A380-as utasszállító gép hajtóművei egyenként kb. 310-340 kN tolóerőt biztosítanak. Ez durván annyit jelent, hogy egy-egy hajtómű kb. 30 tonnányi erővel tolja a gépet, tehát a négy hajtómű összesen kb. 120 tonna tolóerővel bőven elegendő a teljes terheléssel történő felszálláshoz, illetve egy hajtómű kiesése sem jelent katasztrófát.

Forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]