محركات الطائرات

تواريخ في تطور المحركات

1791 جون بردر حصل على أول فرصة لعمل محرك تربيني
1872 د ستولز صمم أول محرك تربيني وكان يعتمد تصميمة على ان المحرك يحتوي مراحل متعددة لضغط الغاز وإلم يحصل للمحرك هذا أن عمل معتمدا على طاقته الذايتية
1897 السير كارلوس بارسون حصل على براءة أختراع محرك تربيني و كان يستخدم على السفن
1914 السير كارلوس تمكن من تطوير المحرك التربيني بأعتماد ضغط الغاز
1918 شركة جنرال إلكتركس بدأت بقسم للمحركات التربينية و بتطوير كل من الدكتر ستانفورد وكان ذلك خلال مجرياتالحرب العالمية الأولى
1920 دكتور قريفث طور نظرية المحرك التربيني معتمداً على احتراق الغاز معتمدا على جزيئات زعانف أو مروحة ضغط الهواء في مقدمة المحرك التربيني
1930 السير فرانك وايت في بريطانيا حصل على براءة تطوير المحرك التربيني لأستخدامات محركات المراوح وكان أول نجاح لهذا التطوير تم خلال العام 1937
  • شكراً لـ AboAyoob على سرد هذه التواريخ

تواريخ في تطوير المحركات التربينية

وصف المحركات النفاثة

www.air.flyingway.com_airlogo_airframe_b777-200lr.jpg

المحرك من الأجزاء الرئيسية في الطائرة وهو لتأمين قوة دفع للطائرة (لسحب الهواء ودفعه للخلف بقوة لتتقدم الطائرة للأمام) وهي على نوعين، فإما أن يكون المحرك:

1- محرك مكبسي (المحرك مكبسي): (محرك احتراق داخلي كالموجود في السيارات) يقوم بإدارة المروحة (المروحة الدافعة Propeller) في مقدمة الطائرة أو عدة مراوح على الأجنحة (وهي كالمراوح المنزلية تدفع الهواء إلى الأمام , لكن في الطائرة فهي تسحب الهواء وتدفعه إلى الخلف بقوة لتتقدم الطائرة للأمام ).

2- محرك توربيني ( Turbine Engine) و هو على شكلين، فإما أن تستخدم طاقة الدوران في إدارة مراوح الطائرة مثل المحركات المكبسية ، وإما أن يتم استخدام قوة نفث كمية من الهواء الحار للخلف لدفع الطائرة (هنا لا حاجة إلى وجود المراوح).


كل أنواع المحركات التوربينية أو النفاثة تعمل بنفس المبدأ إذ يمتص المحرك النفاث الهواء من المقدمة بواسطة المروحة و يضغطه عن طريق سحبه في سلسلة من المراوح ذات الشفرات الصغيرة والمتصلة بعمود إدارة shaft ومن ثم يخلط , ويشعل مزيج الهواء والوقود بواسطة شرارة كهربائية وينفجر المزيج بقوة وتتمدد الغازات المحترقة و تتجه نحو التوربين ، وهو عدة مراوح تدور وبدورانها تحرك المراوح التي في المقدمة عن طريق العمود المربوطة به , والغازات تتجه بقوة بعدئذ إلى المؤخرة عبر فوهات العادم، هذه القوة المتجهة للخلف تدفع المحرك النفاث والطائرة للأمام.

تقسيمات المحركات التقليدية

بناء على ما سبق يمكن تقسيم المحركات التقليدية إلى:
1- المروحة - Fan
2- الضاغط - Compressor
3- غرفة الاحتراق - Combustor
4- غرفه أو توربين - Turbine
5- مخرج أو عادم - العادم nozzle


ووظائفها كالتالي:

  • مدخل الهواء أو المروحة: لسحب الهواء و إدخاله للمحرك وزيادة سرعته وتوجيهه للضاغط.
  • الضاغط: وهو عبارة عن مراوح عدة ذات شفرات صغيرة تكون متسلسلة خلف بعضها وهي لضغط الهواء عن طريق عصره في مناطق صغيرة وبعد ارتفاع ضغط الهواء يدخل على غرفة الاحتراق.
  • غرفة الاحتراق: عند دخول الهواء لها يتعرض لرش من الوقود عن طريق أنابيب صغيرة ومن ثم يتعرض للشرر من عدة كوابس تكون موزعة بشكل دائري و بدرجة حرارة تصل أحياناً إلى 2700 درجة يتمدد الهواء بهذه الحرارة العالية ويندفع للتوربين.
  • التوربين: بدورانه تدور الضواغط و المروحة فهو موصول بها عن طريق عمود الإدارة ليساعد في إدارتها و له عدة خدمات ومن خدماته أنه يمد نظام التكييف بالهواء المضغوط وكذلك يدير تروس إضافية ملتصقة بالمحرك من الخارج وتخدم هذه التروس الإضافية مولدات الكهرباء بالطائرة ومضخات عدة.
  • العادم: وهو المكان الذي تخرج منه قوة الدفع الدفع (Thrust): ومنه يتم إخراج الهواء الساخن والمندفع للخلف ومزجه بالهواء البارد القادم من حول المحرك.

أنواع محركات التوربين

1- المحرك النفاث التوربيني ( Turbojet)

محرك مثالي للمحركات التوربيني حيث المروحة و الضواغط و غرفة الاحتراق والتوربين و فوهة العادم، كل الهواء المسحوب إلى داخل الضواغط من المروحة يمر عبر نواة المحرك ثم يحرق ثم يتم إفلاته، وهنا ينشأ الدفع المقدم من قبل المحرك عن قوة سرعة إفلات غازات العادم من المؤخرة.
ولزيادة قوة الدفع لبعض المحركات النفاثة لدى الطائرات المقاتلة يوجد هناك قسم ما بعد الإحراق و يسمى (Afterburner) ويوضع قبل العادم وهو عبارة عن أنابيب صغيرة موزعة بشكل منتظم لنشر رذاذ الوقود على الهواء المحترق والقادم من المحرك مما يزيد من حرارة الهواء وتمدده , وبزيادة هذه الحرارة تزيد قوة الدفع بحوالي 40% أثناء الإقلاع و تزيد أكثر أثناء الطيران بسرعات عالية.

2-المحرك التوربيني ذو المروحة (Turbofan )

وهو المحرك الشائع لدى أغلب الطائرات المدنية في يومنا هذا , حيث تمت إضافة مروحة كبيرة في مقدمة قسم الضواغط ، تسحب هذه المروحة كميات هائلة من الهواء إلى داخل غلاف المحركات إلا أن كمية صغيرة نسبياً منه فقط تذهب عبر النواة للقيام بعملية الاحتراق وأما الباقي فيندفع خارج غلاف النواة وضمن غلاف المحرك( وهذا ما يجعله مختلف عن المحرك النفاث) ليساعد في خفض صوت المحرك و يختلط مع الهواء الحار في العادم مما يزيد قوة الدفع ويقلل استهلاك الوقود. وتكون محركات Turbojet و المحرك التوربيني ذو المروحة (Turbofan ) فعالة للسرعات فوق 800 كم/س.

3- المحرك المروحي التوربيني ( Turboprop)

وهو محرك نفاث يدير عمود موصل بمروحة كمروحة المحرك المكبسي , و كثير من الطائرات الصغيرة الاستثمارية تستخدم المحرك المروحي التوربيني، وهذه المحركات فعالة عند الارتفاعات المنخفضة والسرعات المتوسطة حوالي 640 كم/س (400 ميل بالساعة).

الفرق بين المحرك التوربيني ذو المروحة (Turbofan ) و المحرك المروحي التوربيني ( Turboprop): أن Turbofan في مروحته Fan ليست لتوليد الدفع و إنما لسحب الهواء أما الدفع ناتج عن نفث الغازات ، أما المروحة الدافعة Propeller فوظيفتها إنتاج الدفع فيما يكون لنفث الغازات من المحرك دفعاً صغيراً يصل إلى 15% من دفع المحرك بشكل عام. والمحركات الجديدة من هذا النوع زودت بمراوح قصيرة الطول لكن كثيرة العدد وعدل في حوافها لأكثر فعالية في السرعات العالية.

4- محرك عمود الإدارة التوربيني ( Turboshaft)

محرك العمود التربيني شبيه بالمحرك المروحي التوربيني لكنه لا يدير المروحة بل لإدارة مراوح الهيلوكبتر , وهو يستخدم بأكثر طائرات الهيلوكبتر الموجودة حالياُ , و المحرك مصمم بحيث أن سرعة المراوح مستقلة عن سرعة المحرك مما يتيح لسرعة المراوح أن تكون ثابتة حتى لو تغيرت سرعات المحرك ليتكيف مع الطاقة المنتجة , وبما أن أغلب الطائرات المستخدمة لهذا المحرك تكون على ارتفاعات منخفضة فإن الغبار والأتربة قد تسبب عائقاً له لذا فقد أضيف له عند مدخل الهواء عازل ومصفي من الأتربة.

5- المحرك النفاث التضاغطي (Ramjet )

وفكرة هذا المحرك بسيطة وهي الاستغناء عن الضواغط والتوربين , و السماح للمحرك بنفسه بالتعامل مع الهواء بضغطه وتسخينه ودفعه إلى الخلف. وهذا النوع من المحركات لا يعمل إلا أن يكون متحركاً بسرعة 485 كم/س تقريباًً (للسماح بالهواء للدخول بسرعة وضغطه) , وهو جداً فعال في السرعات العالية تقريباً 3 ماخ ( 3600 كم/س) ويستخدم غالباً في الصواريخ طويلة المدى والمركبات الفضائية.

6- المحرك الصاروخي (Rocket engine)

و يعمل محرك الصاروخ بنفس المبدأ، عدا أنه في مجال عديم الهواء في الفضاء يجب على الصاروخ أن يحمل على ظهره هوائه الخاص بشكل وقود صلب أو سائل قابل للتأكسد من أجل القيام بعملية الانفجار.

الفرق بين Turbofan و Turboprop

يكمن الفرق بين Turbofan و Turboprop: أن Turbofan في مروحته ويطلق عليها Fan فهي ليست لتوليد الدفع و إنما لسحب الهواء أما الدفع ناتج عن نفث الغازات ، أما المروحة الدافعة المروحة الدافعة Propeller فوظيفتها إنتاج الدفع فيما يكون لنفث الغازات من المحرك دفعاً صغيراً يصل إلى 15% من دفع المحرك بشكل عام. والمحركات الجديدة من هذا النوع زودت بمراوح قصيرة الطول لكن كثيرة العدد وعدل في حوافها لزيادة فعالية في السرعات العالية.

مواضيع ذات صلة


الادوات الشخصية