محاسبهٔ قدرت تولیدی موتور توربوفن برحسب اسب بخار کار بسیار سختی است ولی با روشهایی میتوان این کار را بهصورت تخمینی انجام داد.
آنچه در این مطلب میخوانید:
موتورهای جت دستگاههای پیچیدهای هستند که برای تولید نیروی کافی بهمنظور بلند کردن هواپیما از روی زمین طراحی میشوند. قدرت این پیشرانهها در قالب نیروی رانش مشخص میشود درحالیکه قدرت پیشرانهٔ خودرو یا هواپیماهای پیستونی سبک بر اساس اسب بخار محاسبه میشود؛ اما آیا تاکنون فکر کردهاید که میتوان قدرت موتور جت را با پیشرانهٔ خودرو مقایسه کرد یا نه؟ مقایسهٔ این دو آسان نیست زیرا این پیشرانهها خروجیهای کاملاً متفاوتی دارند. در ادامه بیشتر این موضوع را توضیح خواهیم داد.
شیوه کار پیشرانه پیستونی
پیشرانهٔ پیستونی بر اساس انتقال انرژی از میللنگ به گیربکس کار میکند. پیستونها که در سیلندر به بالا و پایین حرکت میکنند، انرژی احتراق را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و آن را به میللنگ منتقل میکنند. میللنگ هم از طریق سیستم انتقال قدرت شامل گیربکس، میلگاردان (در خودروهای محرک عقب) و دیفرانسیل نیرو را به چرخها میرساند. همین اصل در مورد هواپیماهای پیستونی سبک هم صدق میکند با این تفاوت که میللنگ بجای چرخها، ملخ را به چرخش درمیآورد. توان خروجی پیشرانههای پیستونی برحسب کیلووات یا اسب بخار محاسبه میشود.
شیوه کار پیشرانه توربوفن
پیشرانههای توربوفن از طریق تراکم، احتراق و انبساط کار میکنند. فن بزرگی که جلوی موتور قرار دارد، حجم زیادی از هوا را به داخل کشیده و آن را طی چند مرحله به کمپرسورهای کمفشار و پرفشار منتقل میکند. درنتیجهٔ این فشردهسازی، فشار و دمای هوا افزایش پیدا میکند. زمانی که هوا به فشار و دمای مطلوب رسید، در محفظهٔ احتراق با سوختی که به شکل پودر پاشیده میشود مخلوط خواهد شد. این مخلوط سوخت و هوا در محفظهٔ احتراق مشتعل شده و گازهای داغ تولید میکند. سپس گازهای داغ منبسط میشوند و انرژی را طی چند مرحله به توربینها منتقل میکنند تا نهایتاً از اگزوز خارج شوند. بدین ترتیب، سرعت خروج هوا افزایش میابد، نیروی رانش ایجاد میکند و هواپیما را به جلو میراند. نیروی رانش برحسب پوند فورس، کیلوگرم فورس یا نیوتن محاسبه میشود. یک نیوتن معادل ۰.۱۰۲ کیلوگرم فورس یا ۰.۲۲۵ پوند فورس است. بهعنوانمثال، نیروی رانش موتور GE90 که در بوئینگ ۷۷۷ استفاده میشود معادل ۱۱۵ هزار پوند فورس یا ۵۱۴ هزار نیوتن است.
مقایسهٔ نیوتن با اسب بخار
قدرت موتور توربوفن بر اساس نیرو و مقاومت است درحالیکه قدرت پیشرانهٔ پیستونی بر اساس نیروی شفت است. برای اینکه بتوانیم قدرت تولیدی این دو نوع موتور را باهم مقایسه کنیم، باید نیروی رانش را به نیروی شفت تبدیل کنیم. با در نظر گرفتن سرعت هواپیما، وزن و نیروی درگ، میتوان نیروی تولیدی موتورهای توربوفن را برحسب وات تخمین زد. روش دیگر هم تخمین قدرت فن (برحسب وات) موردنیاز برای روشن کردن موتور جت است. از این طریق، میتوان گفت دو موتور بوئینگ ۷۷۷ در یک پرواز کروز با ظرفیت کامل حدوداً ۴۶ مگاوات نیرو تولید میکند. یک مگاوات برابر با ۱۳۶۰ اسب بخار است؛ بنابراین، دو موتور GE90 بوئینگ ۷۷۷ مجموعاً حدود ۶۲,۵۰۰ اسب بخار قدرت تولید میکنند. چهار موتور ایرباس A380 نیز هنگام تیکآف حدوداً ۲۲۴ مگاوات قدرت معادل حدود ۳۰۰ هزار اسب بخار تولید میکنند که یعنی قدرت هر موتور ۷۵ هزار اسب بخار است.
