آشنایی با موتور های جت

سلام دوستان و یاران همیشگی

امروز در این پست قصد داریم تا شما رو مختصرا با موتور های جت آشنا کنیم .

خوندن این پست رو به  همه دوستانی که درس هایی مثل ترمودینامیک یا طراحی موتورهای احتراق داخلی رو گذروندند توصیه می کنم 

اولین موتور جت توسط دو شخص بطور همزمان ساخته شد. آقای فرانک ویتل از بریتانیای کبیر(انگلستان)وآقای هانس وان اوهین از آلمان که درسال م.1930 بطور مستقل از یکدیگر اولین موتور جت را بطور همزمان ساختند.ویتل تفکرات اولیه اش از 22 سال سابقه کاری در نیروی هوایی رویال سرچشمه گرفت. بخاطر نوآوریش درسال 1932 وهمچنین چاپ نوآوریش یک پاداش به او اعطا شد اما او انتظار توجه کمی داشت. ویتل در سال 1936 برای کار در کمپانی تحقیقی جت های قدرتمند فرا خوانده شدواقدام به توسعه کارهای مدلی موتور خود برای استفاده ی نظامی کرد. بعد از حل و فصل کردن بسیاری از مشکلات فنی سرانجام برگه ی پشتیبانی را در سال 1939 از دولت انگلیس دریافت کرد. در این میان مهندس آلمانی هانس وان اوهین مطالعات مستقل خود را در مورد پیشران جت در 1930 زمانی که دوره ی دکتری خودش را میگذارند,شروع کرد.در سال 1937بتفصیل برای طراحی و ساخت یک موتور قوی و یک بدنه مناسب تلاش کرد و موتور او اولین موتور جتی بود که بعد از ساختن هواپیمای هینکل هی 178 که ساخته ی خودش بود در 27 آگوست 1939 به پرواز درآمد. درانگلیس, وزارت هوا از آزمایش ویتل که موتورخود را بر روی هواپیمایی که توسط گلاستر ساخته شده بود سوار کرده بود خیلی تحت تاثیرقرارگرفته بود.  هر چند سالهای زیادی طول کشید تا هردو کشور ارزش موتورهای جت راتشخیص دهند اماهر دو آنها درخواستی راجهت جت های قدرتمند جنگنده داشتند و نتیجه این که هر دوی آنها در جنگ جهانی دوم از این هواپیماها استفاده ی نظامی بردند.  زمانی که موتور ویتل طراحی و ساخته شده بود شرکت جنرال الکتریک هم در ایالات متحده پیشرفت هایی حاصل کرده بود و ازموتور جدیدی در Bell P-59 Airacomet استفاده کرده بود.دیگر جت هایی که در جنگ جهانی دوم(W.W.2) توسعه یافتند شامل Heinkel He 162 و He 280 که به خوبیLockheed P-80 Shooting Star بودند اشاره کرد.آلمان هم طرح هایی تدارک دید و حتی اجازه ی ساخت یک جت کامل خود(Me 262 ) را در ژاپن در جریان جنگ داد.  موتور جت نوعی موتور است که از شتاب دادن و تخلیه شاره برای ایجاد رانش برپایه قانون سوم نیوتن استفاده می‌کند.با این تعریف گسترده موتورهائی مانند توربوجت و توربوفن و رام‌جت و موتور موشک، گونه‌ای موتور جت به‌شمار می‌روند. ولی معمولاً منظور از موتور جت توربینی است که با بیرون‌دادن گاز داغ برای پیشرانش به‌کار می‌رود.        موتورهایی که از اصول کار موتورجت بهره‌می‌برند ولی پیشرانش در آن‌ها با ملخ انجام می‌گیرد توربوپراپ نام دارند و نوعی موتور جت به‌شمار نمی‌روند.
آزمایش یک موتور جت پرات اند ویتنی که برای جنگنده اف-۱۵ ساخته شده استمدت‌ها صحبت از این بود كه روزی موتور‌های جت با استفاده از سوخت جانشین به كار خواهند افتاد. با این حال هنوز هیچ كس نمی‌داند كه چه زمانی این اتفاق رخ می‌دهد و جزئیات آن چگونه خواهد بود. اما در حالی كه صنعت هوانوردی به آینده مبهم‌اش می‌اندیشد، سازندگان موتور‌های جت هم اكنون به فكر نجات خودشان افتاده‌اند و تلاش می‌كنند تا موتور‌هایی بسازند كه بتواند حمل و نقل هوایی را پاك‌تر، ساكت‌تر و كارآمد‌تر كند، البته نه در 30 سال آینده كه ظرف 5 یا 6 سال. یكی از جدی‌ترین تلاش‌ها در این میان نسل بعدی موتور‌های كمپانی «پرات‌ اند ویتنی» موسوم به توربوفن دنده‌ای است كه اگر همه چیز به خوبی پیش برود، شاهد آغاز فعالیت آن در سال 2013 خواهیم بود. در موتور‌های جت امروزی فن غول‌پیكری در جلوی موتور قرار دارد كه هوا را به درون محفظه احتراق می‌كشاند. سپس در انتهای موتور توربینی قرار دارد كه هوا را با نیروی حاصل از احتراق موتور، به سمت عقب می‌دمد. مشكل اساسی اینجا است كه فن، موتور و توربین به هم متصل‌اند و هر 3 با سرعت یكسان كار می‌كنند كه به هیچ‌وجه خوب نیست. در واقع فن در سرعت پایین عملكرد بهتری دارد و توربین در سرعت بالا. همچنین عامل اصلی غرش مهیب هواپیما نیز همین حركت سریع فن‌ها است. مهندسان پرات اند ویتنی موتور جدیدشان را به جعبه دنده بسیار پیشرفته‌ای مجهز كردند كه به كمك آن فن و توربین می‌توانند با سرعت‌های متفاوتی كار كنند. به این ترتیب با فعالیت فن و توربین در سرعت‌های بهینه، موتور نیروی پیشران بیشتری تولید می‌كند و سر و صدای هواپیما نیز كمتر خواهد بود. به گفته مهندسان پرات‌ اند ویتنی هزینه فعالیت و نگهداری این موتور در مقایسه با انواع فعلی به ترتیب 10 و 30 درصد كمتر خواهد بود كه میزان صرفه‌جویی ناشی از آن برای یك جت 120 نفره به 600 هزار دلار در سال می‌رسد. 

انواع موتور های جت:    موتور های جت کلا به هفت دسته تقسيم می شوند: ۱.توربين گاز۲.توربو فن۳.رم جت۴.پالس جت۵.پرشر جت۶.توربو جت۷.توربو پراپ            

۱. توربين گاز در حقیقت تمامی موتورهای جتی که دارای توربین هستند توربین گاز ناميده می شوند ولی اصطلاح توربین گاز بیشتر به موتورهای جتی داده میشود که هدف استفاده از آنها تولید رانش نیست بلکه چرخاندن توربین و اکثرا برای تولید برق است و برخی اوقات در طراحی و نحوه قرار گرفتن توربین ها و نازل با انواع دیگر موتور جت تفاوت عمده ای دارند .  در توربین های بخار برای چرخاندن توربینها ابتدا آب را توسط سوختهای فسیلی حرارت میدهند تا آب تبدیل به بخار شود و بخار سبب چرخش توربین میشود که این سیستم دارای ضعفهایی است از جمله حجیم بودن دستگاهها و تشکیلات نیروگاه ولی در توربین گاز مرحله تبدیل آب به بخار حذف شده است و گاز های داغ خروجی که در توربین بخار هدر میشوند در این حالت مستقیما سبب چرخش توربین میگردد . 

 ۲. توربوفنموتور های توربو فن در واقع دارای فرآیندی مابین دو موتور توربوجت و توربو پراپ هستند . تفاوت این موتور با موتور توربو پراپ در این نکته است که پنکه موتور توربوپراپ کاملا خارج از  پوسته و بدنه موتور قرار دارد ولی در موتور توربوفن این پنکه کاملا در داخل پوسته موتور قرار دارد . از این نوع موتور جت برای سرعت های مادون صوت استفاده میگردد .توربوفن ها دارای بازدهی نسبی زیادی هستند . بخشی از هوای ورودی توسط پنکه این موتور توسط داکتی و جدا از محفظه احتراق و توربین ولی در امتداد آنها به سمت نازل پیش برده میشود که در نهایت نیز به گاز های داغ تولیدی میپیوندد و بر نیروی رانش تولیدی میافزاید . در زیر شکلی  برش خورده از یک موتور توربو فن مشاهده میشود ولی داکت هدایت هوا در شکل مشخص نیست . 

  3. رم جت : رم جتها را توربین گازی به حساب نمی آورند زیرا این نوع از موتور جت دارای کمپرسور و توربین نمیباشد موتور رم جت اکثرا به عنوان موتور دوم مورد استفاده قرار میگیرد به اینصورت که هواپیما یا راکت  در ابتدا توسط موتور اصلی خود به پرواز در میاید و پس از رسیدن به سرعت معین که میزان فشار و سرعت لازم هوای ورودی برای رم جت تامین گردید موتور رم جت خود را روشن میکند . رم جتها نسبت به انواع دیگر موتورهای جت تولید رانش بیشتری میکنند ولی برای شروع پرواز مناسب نمیباشند .     

 4. پالس جت : پالس جتها یکی از انواع قدیمی موتور جت میباشند که بعضی اوقات بدلیل مشترکاتی با رم جت یکی شمرده میشوند .پالس جت ها همانند رم جت نه دارای کمپرسور هستند و نه دارای توربین ولی از نظر کار کرد تفاوت عمده ای دارند .موتورهای پالس جت  در گذشته کاربرد داشتند و در هواپیما های قدیمی به عنوان پیشران استفاده میشدند ولی هم اکنون استفاده چندانی ندارند چراکه امروزه موتور های توربو جت با بازدهی بالا جایی برای انواع دیگر باقی نگذاشتند ولی به دلیل سیستم کارکرد جالبی که این موتور دارد به تشریح دونوع از این موتور میپردازیم .در موتورهای پالس جت به خصوص نوع دریچه دار عمل احتراق با فرض ایده آل حجم ثابت است . دقت شود که پالس جت ها بر خلاف رم جت ها در سرعت صفر نیز قابلیت استارت و کار آیی هستند .( در مورد پالس جت ها این باور عمومی وجود دارد که حداکثر سرعت پرنده ای که با پیشران پالس جت حرکت میکند زیر 750 کیلومتر بر ساعت میباشد )  

 ۵. پرشر جت : اين موتور جت امروزه كاربردي در صنايع هوايي و به عنوان پيشران جت ندارد . اين موتور را ميتوان طرحي ابتدايي از موتور رم جت دانست . در اين پیشران جت سوخت از قسمت بالايي  به داخل لوله اي چند تكه كه از بالا به پايين قطور تر ميگردد پاشيده ميشود و از قسمت بالایی و دهانه لوله و همچنین از فواصلي كه مابين اين لوله چند تكه وجود دارد هواي تازه وارد لوله شده و با سوخت مخلوط ميگردد . سپس مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه احتراق شده و محترق ميگردند . براي گرم كردن  سوخت پيش از عمل احتراق ، لوله سوخت رسان را در محفظه احتراق و بدور جدار داخلي آن ميپيچانند  و به اين ترتيب سوخت گرما را از توده گاز داغ محترق شده دريافت ميكند و گرم ميشود ، به اين ترتيب عمل احتراق نيز با كيفيت بهتري انجام ميگردد.   

   ۶. توربو جت: توربو جتها از انواع متداول موتورهای جت هستند که در اکثرهواپیماهای جنگنده و پرنده هایی که با سرعتهای زیاد حرکت میکنند استفاده میگردد . در زیر به طرز کار موتور توربو جت میپردازیم 1 . در مرحله اول هوا از طریق دهانه ورودی وارد ابتدای قسمت کمپرسور میشود .2 . در مرحله بعدی هوا توسط کمپرسور فشرده شده و بطرف دیفیوژر فرستاده میشود . 3 . پس از کاسته شدن سرعت و افزایش فشار و دمای هوا در دیفیوژر هوا به محفظه احتراق و سپس لوله احتراق فرستاده میشود . 4 . پس از عملیات احتراق در موتور گاز های داغ تولیدی باعث چرخش توربین و در نتیجه محور متصل به توربین میگردد.از نکات قابل توجه در طراحی یک توربو جت طراحی بخش نازل و خروجی است چراکه هدف استفاده از توربوجت نیروی رانش پرنده میباشد . در بهترین حالت فشار ستون هوای داغی که از موتور خارج میگردد با فشار جو اطراف  پرنده برابر است .         توربو جت با جریان محوری (با کمپرسور محوری چند مرحله ای):   توربو جت با جریان مرکزی (با کمپرسور سانتریفیوژ چند مرحله ای):    

 ۷. توربو پراپ : موتور جت توربو پراپ ، موتوری است ما بین موتور توربوفن و توربو جت .طرز کارکرد این موتور با توربو جت دقیقا همسان میباشد  . پروانه بزرگ که به شفت اصلی متصل است نیروی رانش یا تراست تولید میکند نیروی تراست تولیدی پروانه همراه با نیروی رانش تولیدی توسط گازهای داغ خروجی نیروی رانش برآیند را تولید میکند.

 منبع : دپارتمان مهندسی مکانیک ایران

   ** عبدالله درولی **                  

توربوشارژر!

سلام. اميدوارم حال همتون خوب باشه. ميخوام تو اين پست در مورد توربوشارژر بنويسم.

توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزایش وزن آن زیاد می کند که مزیت بزرگی است و توربوشارژرها را مهم می کند. توربوشارژرها یک نوع سیستم مکش هوا هستند که جریان هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند،مزیت این سیستم این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری به سیلندر وارد کند و هوای بیشتر به معنی سوخت بیشتر است،بنابر این انرژی بیشتری از هر انفجار به دست می آید،یک موتور با توربو شارژر در کل قدرت بیشتری از یک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،یعنی توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزایش می دهد.

 

برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی  اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است،چون توربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست. توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه می دهند سوخت و هوای بیشتری بسوزاند،فشار نسبی ایجاد شده توسط توربوشارژر بین ٦تا ٨ پوند بر اینچ مربع است،از آن جایی که فشار جو در سطح دریا  ٧/١٤ پوند بر اینچ مربع است می توانید بفهمید که حدود ٥٠٪ هوای بیشتری وارد موتور می شود،بنابراین می توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بیشتری بدست آید،اما توربوشارژر کاملا ایده آل نیست و بین ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده می شود.

یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود،موتور باید دود را با فشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود.

طرزكار:

توربوشارژر به خروجی اگزوز موتور متصل شده است،گازهای  خروجی از سیلندر توربین را می چرخانند که شبیه یک توربین گازی است،توربین توسط یک محور به کمپرسور که بین فیلتر هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند. گازهای خروجی از بین پره های توربین عبور می کنند و آن را می چرخانند،هر چه گازهای بیشتری خارج شود توربین سریع تر می چرخد.

در طرف دیگر محوری که به توربین متصل است کمپرسور هوا را به سیلندر ها پمپ می کند،کمپرسور یک پمپ از نوع گریز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها می کشد و به بیرون پمپ می کند.برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان ها محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت های توربوشارژر را خنک نگه می دارد،دوم اینکه محور بدون اصطکاک چندانی می چرخد.

براي داشتن اطلاعات كاملتر و بهتر ميتونيد به لينك زير مراجعه كنيد.

http://mechanic-net.blogfa.com/post-9.aspx

"محسن علم چي"

اولين جلسه هفتگي!

سلام. امیدوارم خوب باشید. چند روزی به دلیل فشردگی کلاسها و سفر دو روزه به اهواز نتونستم آپ کنم. به اطلاع همه ژنرالها، سرجوخه ها، سربازها و ... میرسونم که اگر مطلبی داشتند که دوست داشتن تو وبلاگ منعکس کنیم، میتونن اون رو به علی نعمتی یا عبدالله درولی برسونن تا اونها زحمتش رو بکشن. راستي چهارشنبه اين هفته قراره كه اولين جلسه هفتگي انجمن با موضوع كولرهاي گازي توسط آقاي حميد بذرافكن برگزاربشه. يادتون نره حتما بياييد. زمان دقيق جلسه رو تو بورد خواهيم زد. موفق باشید.

لوگو دار شدیم !!!

سلام خیلی خوشحالم که اولین پستم رو تو وبلاگ انجمن میزارم .  همه چی تمومیم ماشاله فقط اگه یه چیزی مثل لوگو داشته باشیم دیگه معرکه معرکه است

این شما و این همه لوگوی پیشنهادی ما :

 

و یا ....

عبدالله درولي

 

نانو سيالات!

فناوري نانو، از مهمترين دستاوردهاي علمي سالهاي اخيره كه تونسته در همه زمينه هاي علمي خودش رو مطرح كنه. بحث نانو در سيالات و خصوصا در بحث انتقال حرارت از اهميت فوق العده اي در صنعت امروز برخورداره. پيشنهاد ميكنم در اين زمينه خوب مطالعه و تحقيق كنيد. يه مختصري از اين موضوع بگم:

گروهي جديد از سيالات که قادر به انتقال حرارت مي‌باشند، نانوسيال ناميده مي‌شوند. نانوسيالات به ‌وسيلة پخش و منتشر کردن ذرات در اندازه‌هاي نانومتري در سيالات متداول منتقل کنندة گرما، به ‌منظور افزايش هدايت گرمايي و بهبود عملکرد انتقال حرارت، ساخته مي‌شوند.

نتايج آزمايش‌هايي که در رابطه با نحوة انتقال حرارت بر روي چندين نمونة نانوسيال انجام شد، نشان مي‌دهد که عملکرد نانوسيالات در انتقال حرارت عموماً بيشتر از آن چيزي است که به‌صورت نظري پيش‌بيني شده است. اين واقعيت يک کشف اساسي در مسئلة انتقال حرارت مي‌باشد.

 

ادامه نوشته

پيام تسليت!

با خبر شديم كه متاسفانه پدر مهندس پولتنگري مدير محترم گروه مكانيك جان به جان آفرين تسليم كرده اند. ما اعضاي انجمن علمي هم به نوبه خود، خدمت مهندس پولتنگري و خانواده محترمشان تسليت عرض نموده، صبر جميل را براي ايشان و اجر جزيل را براي ان مرحوم از خداوند منان طلب مي نماييم.

جلسه با رئیس واحد!

سلام

 اعضاء انجمن علمی مکانیک روز شنبه مورخ 24/7/88 جلسه ای را با ریاست محترم واحد جناب مهندس متین برگزار کردند. در این جلسه که در دفتر رئیس واحد برگزار شد مسائل، مشکلات، پیشنهادات و دیدگاه های اعضاء انجمن مطرح شد و راهکارها و قول هایی از جانب مهندس متین برای حل مشکلات و پیگیری پیشنهادات ارائه گردید. در ابتدای این جلسه که ساعت 14:20 دقیقه آغاز گردید، دبیر انجمن گزارش مختصری از عملکرد و دستاوردهای انجمن از بدو تأسیس تا کنون ارائه نمود و سپس به ذکر چند مشکل که عمده آن مشکل فضای انجمن و کارهای طولانی اداری بود، پرداخت. پس از ایشان آقای مکوندی با اشاره به لزوم پیگیری نهضت تولید علم، انجام این امر را مستلزم فعال شدن تشکل های خودجوش دانشجویی نظیر انجمن های علمی دانست. مسئول اداری انجمن همچنین به ضرورت توجه بیشتر مسئولین دانشگاه نسبت به فعالان دانشجویی اشاره و پیشنهاداتی را نیز در این زمینه مطرح نمود. پس از ایشان آقای علی نعمتی یکی دیگر از اعضای انجمن از طولانی بودن سیکل های اداری برای انجام کارهای انجمن انتقاد کرد. در ادامه درخواست دیگری از سوی دبیر انجمن علمی مبنی بر اختصاص مقداری از بودجه جاری دانشگاه، علاوه بر بودجه پژوهشی مصوب از سوی سازمان مرکزی برای فعالیت انجمن مطرح شد. علم چی همچنین از متناسب نبودن تعداد برنامه های مصوب انجمن از سوی سازمان مرکزی، با تعداد دانشجویان و تعداد رشته های آموزشی گروه مکانیک گلایه کرد. در ادامه جلسه ریاست محترم واحد با ذکر خوشامد گویی مجدد و تقدیر از فعالیت های انجمن از مشکلات دانشگاه در زمینه تأمین فضای آموزشی یاد کرده و از جذب تعداد دانشجو بیشتر از حد پیش بینی شده گلایه کردند. مهندس متین با تائید این نکته که انجمن علمی نیازمند فضا و امکانات است ابراز امیدواری کردند که با همکاری معاونت پژوهشی واحد این مشکل به زودی مرتفع شود. ایشان پیشنهاد دادند که در جای مناسبی از دانشگاه پارتیشنی مخصوص انجمن تعبیه شود. رئیس دانشگاه آزاد دزفول با اشاره به ضروری بودن تولید علم از سوی دانشجویان کارهای پژوهشی را اولویت کاری خودشان اعلام کردند. مهندس متین در ادامه در حالی که اعضاء انجمن را برادران کوچک خویش خطاب قرار داده بودند، به  این نکته اشاره کردند که شما باید مشکلات را با دید سرمایه خویش نگاه کنید. مهندس متین این قول را دادند که تا جای ممکن این امکان فراهم شود که از بودجه جاری دانشگاه برای کارهای انجمن استفاده شود.در انتهای جلسه دبیر انجمن به نمایندگی از همه اعضا از ریاست محترم واحد جهت اختصاص این فرصت ارزشمند، تشکر و قدردانی کرد. حاضران جلسه عبارت بودند از آقایان : علی نعمتی، محمدرضا شهبازی، حسین ثابت، حسین کیانفرد، محمد بیگدلی، آرش مکوندی، مصطفی صادق نژادیان، نوید عطار، حمید بذرافکن و محسن علم چی. جلسه ساعت 15 با نتایجی خوب به پایان رسید.

  "محسن علم چی"

 

    

 

  

 

     

 

     

 

عکاس: نوید عطار