Ne možete "isključiti" stupanj turbinskog motora.

Kao što se vidi drugdje, mlazni motori su jedan blok koji je mehanički spojen: sve faze (kompresor I turbina) spojene na isto vratilo. Ako se osovina okrene, svi povezani stupnjevi okreću se s njom.

Možete imati izvedbe s više osovina, ali to uvelike povećava složenost (projektiranje i održavanje).

Čak i ako pretpostavimo na trenutak da biste mogli imati 1 osovinu po stupnju, zaustavljanje jedne od njih bi u pravilu bila loša ideja. Iz akustičnih razloga broj lopatica na nepokretnom dijelu pozornice i onih na rotacijskom dijelu mora biti jedno prema drugome ( primjer: 37 lopatica na nepokretnoj i 39 na okretnoj strani); to znači da nakon zaustavljanja rotacijskog dijela ne možete poravnati sve lopatice s nepokretnim, stvarajući otpor i gubitke u motoru, čime smanjuje učinkovitost.

Kako bi se promijenila učinkovitost Jet Enginea, ako na trenutak pretpostavimo da je to mogućnost, da zaustavi nekoliko stupnjeva (pretvori ih u besplatne, umjesto zaključane)?

Možete i dalje smanjuju učinkovitost: stupnjevi kompresora zapravo vuku zrakoplov naprijed (tada biste proizveli manji potisak *), a stupnjevi turbina izvlače energiju iz ispuha.

*: čak biste mogli riskirati da plamen ide uzvodno ako zaustavite previše stupnjeva kompresora i nemate dovoljan pritisak na ulazu u komoru za izgaranje.

Može li se to učiniti

Da

Je li to učinjeno?

Da

Čekaj, što ?! Gdje i kako?

Pratt i Whitney J58 dizajnirani su da omoguće djelomično isključivanje kompresora. To se postiže postavljanjem prepoznatljivog šiljka ispred sklopa kompresora.

Međutim, svrha prijelaza na ramjet koji je karakterističan za J58 bila je omogućiti mu da izbjegne pregrijavanje turbine tijekom nadzvučnog leta, gdje povećana ulazna brzina prevedena na dodatno zagrijavanje zraka.

Međutim, to uopće ne povećava učinkovitost mlaznog motora.

Sveukupno zapravo želite što više stupnjeva za podzvučni let. To je zato što više stupnjeva omogućuje plinu da se komprimira / širi više adijabatski, što dovodi do veće Carnotove učinkovitosti.

Kratki odgovor: Ne .

Duži odgovor: Mlazni motori konstruirani su s više kompresorskih i turbinskih diskova mehanički pričvršćenim na jedno vratilo, nazvano kalem. Obično se unutar motora nalaze 2 (ili ponekad 3) ove kalemove zbog potrebe visokotlačnog kompresora i glavnog usisnog ventilatora da se vrte različitim brzinama. Svaka se kalem slobodno vrti i pokreće je komprimirani zrak u jezgri motora koji se gura kroz stupnjeve turbine pričvršćene na tu kalem.

Dijagram turbofanovskog mlaznog motora

Izvor: Wikipedia

Ne postoji način da se "isključi" određena kalem. Sve dok je tlak u jezgri motora veći od tlaka iza mlaznice, turbine će se vrtjeti i pokretati kalem. Ako odvojite bilo koji stupanj turbine ili jedan od stupnjeva kompresora od kalema tako da se "oslobodi", turbinski će diskovi vjerojatno pretjerati s brzinom zbog smanjenog opterećenja. Uz to, neobušeni stupanj kompresora doživio bi staju kompresora, što je u biti aerodinamični zastoj lopatica stupnja kompresora.

Konačno , ovo je iz nekoliko razloga potpuno nepotrebno:

Prvo, osim problema koje bi to uzrokovalo, od isključivanja stupnja kompresora ne bi bilo ništa. Kao što je Andy ispravno spomenuo u komentaru, mlazni motori nemaju konstantno sagorijevanje goriva po okretu, za razliku od klipnih motora. Ako mlazni motor ne treba proizvesti toliko snage, on jednostavno može ubrizgati manje goriva u komoru za izgaranje. Kako tlak u komori za izgaranje pada, kalemi će se sami od toga okretati prema dolje (zbog manjeg pritiska koji pokreće stupnjeve turbine.)

Drugo, profili izlazne snage rada mlaznih zrakoplova nisu nimalo slični profilima automobila. Za automobil se velika snaga motora obično koristi samo u kratkim udarcima za ubrzanje, a krstarenje koristi mali dio te količine snage. S druge strane, u mlaznom avionu motori će se tijekom većeg dijela leta raditi s prilično visokim postotkom njihovih maksimalnih okretaja. To je zato što im dodatna snaga omogućuje let više, što zapravo povećava učinkovitost. Pogledajte odgovore na prethodno pitanje Koliko daleko 777 može letjeti sa samo jednim motorom na visini? Za razliku od automobila, značajno smanjenje snage tijekom krstarenja zapravo smanjuje učinkovitost goriva aviona.

Ako malo proširite ideju "isključivanja", to se već radi na nekoliko različitih načina.

Nadzorni zrakoplovi mogu biti dizajnirani da se nadvijaju nad svojim ciljnim područjem s nekim motorima koji su potpuno ugašeni. To nije stvar samo isključivanja motora - na primjer, ako ćete nekoliko sati lebdjeti na velikoj visini pri temperaturama nižim od -50 ° C, vjerojatno će vam trebati posebni sustavi za zagrijavanje ulja u isključenim motorima, kako bi se izbjegla oštećenja prilikom ponovnog pokretanja.

Mnogi mlazni motori sadrže promjenjive statorske lopatice u kompresorima, koje se automatski podešavaju kako bi se poboljšala učinkovitost pod različitim radnim uvjetima.

U više vratila motora, relativne brzine različitih osovina mijenjaju se ovisno o radnim uvjetima. To je učinkovitije od prisiljavanja svih stupnjeva kompresora i turbine da rade jednakom brzinom na jednom vratilu. U turboventilatoru s više osovina promijenit će se i zaobilazni omjer (tj. Udio zraka koji se komprimira u motoru jezgre i koristi za izgaranje, umjesto da ga ventilator samo ispuše za stvaranje potiska).

Učinkovitost goriva ne poboljšava se isključivanjem stupnjeva kompresora ili turbine. Učinkovitost goriva funkcija je ukupnog omjera tlaka, smanjite to i učinkovitost se smanjuje.