Avionski mlazni motori dijele se na turbomlazne (turbojet), turbopropelerne (turboprop), turbovratilne (turboshaft) i turboventilatorske (turbovent). To su tehnički i lingvistički ispravni nazivi. Objašnjavamo tehničku koncepciju i princip rada
Autor: Željko Marušić
Motori s unutarnjim izgaranjem rade u četiri takta: 1 – usisavanje, 2 – kompresija i paljenje, 3 – izgaranje i ekspanzija, 4-istiskivanje (engl. 1 – suck, 2 – squeeze, 3 – bang, 4 – blow). Treći takt je radni, kojim se stvara koristan rad, a ostala tri troše energiju, kako bi se radni proces mogao odvijati.
Kod klipnog motora, ottovog (benzinskog) i dieselovog (dizelskog), taktovi se mijenjaju naizmjenično i zbog toga većina klipnih motora ima više cilindara, kako bi se ujednačio rad.
Mlazni motori, koji se koriste kod većih zrakoplova, u osnovi su plinske turbine te također rade u četiri takta, samo što se, za razliku od klipnog motora, svi taktovi obavljaju istodobno i kontinuirano.
Klipni motor pretvara kinetičku energiju eksplodirajuće smjese goriva i zraka, djelovanjem dinamičkog tlaka plinova izgaranja na čelo(a) klipa(ova), u energiju rotacijskog gibanja, okretni moment, iz kojeg, množenjem s kutnom brzinom, nastaje snaga, pomoću klipnog mehanizma, s klipnjačom(ama) i koljenastim vratilom.
Kod ottovog (benzinskog) motora tekuće gorivo uplinjava se rasplinjačem(ima) i usmjerava u usisnu(e) cijev(i), odnosno ubrizgava u usisnu cijev(i) ili direktno u cilindre te pali svjećicom(ama), na kraju drugog takta, neposredno prije nego klip(ovi) dođu u gornju mrtvu točku (GMT). Kod dieselovog motora (dizelskog), koji radi s većim efektivnim kompresijskim omjerom od ottovog (benzinskog), gorivo se ubrizgava u cilindar(e), neposredno prije nego klip(ovi) dođu(e) u gornju mrtvu točku i samo pali u visokozagrijanom stlačenom zraku.
Plinski turbinski motor ili plinska turbina s izgaranjem, koju je 1929. izmislio Mađar György Jendrassik, pretvara kinetičku energiju eksplodirajuće smjese goriva i zraka, djelovanjem dinamičkog tlaka plinova izgaranja na ukošene lopatice turbine, u energiju okretanja turbine (okretni moment), odnosno snagu (množenjem s kutnom brzinom) i stvaranje potiska (prema 3. Newtonovom zakonu, odnosno principu akcije i reakcije). Turbina ja potrebna kako bi se stvorila snage za okretanje kompresora na ulasku u plinsku turbinu (zračnu pumpu), koja ugurava zrak i omogućava radni ciklus mlaznog motora, a preostala kinetička energija plinova izgaranja koristi se za stvaranje potiska.
Za razliku od ottovog i dieselovog motora, sva se četiri takta mlaznog motora, usis-kompresija-eksplozija-ispuh (suck-squeeze-bang-blow), obavljaju se istodobno i kontinuirano. Proces zapaljenja goriva kombinacija je ottovog i dieseovog, jer je za pokretanje mlaznog motora i kratki rad do postizanja radne temperature komore za izgaranje te u posebnim režimima leta (velika kiša, slijetanje, rizik pada učinkovitosti turbine) za paljenje gorivne smjese koristi sustav visokonaponskog paljenja (prstenasto raspoređena iskrišta, “svjećice”), a praktički odmah nakon pokretanja motor i u gotovo u cijelom radu, gorivo se pali samo, ubrizgavanjem u užarenu komoru za izgaranje. Po tom principu radi turbomlazni motor (turbojet).
Prvi operativni zrakoplov s turbomlaznim motorom bio je njemački lovac Messerschmitt Me 262, koji je probni let imao 18. lipnja 1942., a u aktivnu službu uveden u travnju 1944. Pokretao se s dva turbomlazna motora s aksijalnim protokom Junkers Jumo 004, potiska 8,8 kN svaki, U slično vrijeme Britanci su napravili turbomlazni motor s centrifugalnim protokom Rolls-Royce RB.23 Welland, za lovac Gloster Meteor. Probni let imao je u kolovozu 1943., a u operativnu upotrebu ušao je u travnju 1945.
Kako bi se povećala učinkovitost mlaznog motora, rade se izvedbe dodatnom turbinom, koja pokreće vratilo, kako bi preko reduktorskog mehanizma okretala propeler koji ostvaruje dominantni potisak motora te nastaje turbopropelerni motor (turboprop) ili obavlja drugi rad, za pokretanje letjelice (preko prijenosnog mehanizma pokreće glavni i repni rotor helikoptera) ili mobilnog sredstva (preko prijenosnog mehanizma pokreće gusjenice tenka ili kotače cestovnog/terenskog vozila). Nastaje turbovratilni motor (turboshaft).
U konstrukciji suvremenih mlaznih motora zaključilo se kako je korisno dio kinetičke energije plinova izgaranja, nakon što osiguraju rotaciju i okretni moment prve turbine, usmjeriti za okretanje druge turbine, koja vratilom (koaksijalnim s vratilom koji pokreće kompresor na ulasku u motor), manjom brzinom vrtnje, ali većim okretnim momentom, pokreće veliki ventilator u kućištu ispred motora, koji stvara obilaznu struju zraka oko kućišta jezgre plinske turbine i mlaza ispušnih plinova izgaranja.
Ta obilazna struja zraka stvorena ventilatorom, kod suvremenih turboventilatorskih motora, generira (znatno) veći potisak od potiska stvorenog ispušnim plinovima prema 3. Newtonovom zakonu (akcija i reakcija) i postaje dominantna. Tim principom radi turboventilatorski motor (turbofan).
Što je omjer potiska obilazne i osnovne struje plinova (zraka/ispušnih plinova), odnosno stupanj optočnosti (bypass ratio), veći, turboventilatorski motor je učinkovitiji. Time prednji ventilator postaje sve veći, a dodatno povećanje učinkovitosti, povećanjem promjera i širine ventilatora, omogućena je ugradnjom planetarnog reduktora, koji dodatno smanjuje brzinu vrtnje, a povećava okretni moment povećanog ventilatora u kućištu ispred motora (s lopaticama od kompozitnih materijala). Tako nastaje reduktorski turboventilatorski motor (geared turbofan), mlazni motor najnovije generacije za zrakoplove Airbus A350, Boeing 777….
Dakle:
Avionski mlazni motori dijele se na turbomlazne (turbojet), turbopropelerne (turboprop), turbovratilne (turboschaft) i turboventilatorske (turbofan). Nažalost u našoj stručnoj i akademskoj zajednici (!) uporno se koriste sljedeći pogrešni izrazi:
1. elisno mlazni motor i elisnomlazni motor umjesto točnog turbopropelerni motor (turboprop)
2. vratilno mlazni motor umjesto točnog turbovratilni motor (turboshaft)
3. turbo-osovinski motor i turboosovinski motor umjesto točnog turbovratilni motor (turboshaft)
4. optočni mlazni motor umjesto točnog turboventilatorski motor (turbvent)
Objašnjenje:
Engleski nazivi za zrakoplovne mlazne motore, standardizirani u avijaciji, složenice su kratica za dio/sklop koji daje snagu (na prvom mjestu) i okreće dio/sklop koji ostvaruje potisak (na drugom mjestu).
Ad. 1 – “elisno mlazni motor” neprihvatljivo je i lingvistički (mali problem) i stručno (veliki problem). Prvo, “propeler” je lingvističkim izvorom, pogotovo praksom, neusporedivo bolji pojam nego “elisa”, a pravopisno treba pisati spojeno (poput “turbomlazni”). Velika je greška u nazivu što propeler (elisu) ne pokreće mlaz vrućih ispušnih plinova, nego turbina. Dakle, ispravan je naziv “turbopropelerni”, što je i točan prijevod od engl. “turboprop”.
Ad. 2 – “vratilno mlazni motor” neprihvatljivo je i lingvistički (mali problem) i stručno (veliki problem). Prvo, treba pisati spojeno (poput turbomlazni), a drugo, dominantni se potisak, bilo kako usmjeren (vektoriran), ostvaruje preko vratila spojenog na pogonski rotor, odnosno propeler, koje snagu ne preuzima od mlaza, nego od prve (“vruće”) turbine. Mlazna komponenta potiska nije dominantna. Dakle, ispravan je naziv “turbovratilni”, što je i točan prijevod od engl. “turboshaft”.
Ad. 3 – “turbo-osovinski motor” velika je stručna pogreška, jer osovina ne prenosi okretni moment ni snagu, koje s turbine na propeler, odnosno na potisne (pogonske) elemente letjelice (mobilnog sredstva) prenosi vratilo. Dakle, ispravan je naziv “turbovratilni”, što je i točan prijevod od engl. “turboshaft”.
Ad. 4 – “optočni mlazni motor” je neprecizno, dijelom i netočno. Naime, prema engleskoj terminologiji standardiziranoj u avijaciji, zrakoplovni pogonski motori nazivaju se po sustavu koji stvara dominantni potisak. Ovdje jest riječ o optočnoj struji zraka oko motora, odnosno njegove jezgre, ali ona se aerodinamički generira ventilatorom kojeg pokreće, odnosno snagu mu daje, turbina. Dakle, ispravan je naziv “turboventilatorski”, što je i točan prijevod od engl. “turbofan”.
Također, korištenje činjenice vrlo visokog stupnja optočnosti u nazivu, dakle “motor s vrlo visokim stupnjem optočnosti” u osnovi je točno, ali korištenje u nazivu je nelogično. U tehničkom smislu i svaki klipnopropelerni motor (treba uvesti taj pojam), po engl. “pistonprop” je motor s vrlo visokim stupnjem optočnosti, ako se usporedi potisak dominantne struje zraka koju generira propeler, a opstrujava motor, i potisak struje ispušnih plinova, koji u malom iznosu također sudjeluje u ukupnom potisku. Dakle, ispravan je naziv “reduktorski turboventilatorski”, što je i točan prijevod od engl. “geared turbofan”.
“Stručna” i “akademska” zajednica na popravnom ispitu…
DOBRO JE ZNATI:
1. Prvi zrakoplov s turbomlaznim motorom (turbojet) bio je testni Heinkel He 178. Pokretao se jednim turbomlaznim motorom Heinkel HeS 3 turbojet, s centrifugalnim protokom i potiskom od 4,9 kN.
2. Prvi zrakoplov s turbopelernim motom (turboprop) bio je britanski lovac Gloster Trent Meteor F.1, koji je probni let imao je 20. rujna 1945. Pokretao se s dva turbopropelerna motora Rolls-Royce R.B.50 Trent turboprop. Svaki je imao ukupnu snagu 1305 kW, od čega je snagom od 550 kW okretao 5-kraki propeler, uz preostali potisak ispušnog mlaza od 4,5 kN.
3. Prvi zrakoplov s turbovratilnim motorom (turboshaft) bio je francuski helikopter Turbomeca iz 1948. Turbovratilni motor prvi je put ugrađen u srpnju 1944. u njemački tenk Panther V.
4. Prvi zrakoplov s turboventilatorskim motorom (turbovent) bio je britanski strategijski bombarder Handley Page HP.80 Victor, koji je prvi put poletio 24. prosinca 1952. Pokretao se s četiri turboventilatorska motora Rolls-Royce RB.80 Conway, stupnja optočnosti 0.30 i potiska 77,8 kN svaki.
Pogrešni izrazi (1): Mnogi naizgled točno govore i pišu, a krivo je…
Pogrešni izrazi (2): Bregasta osovina, točno je bregasto vratilo…
Pogrešni izrazi (3): Međuosovinski razmak, relikt prošlosti, kočija, vagona…
Pogrešni izrazi (4): McPhersonova opružna noga, točno je MacPhersonova…
Pogrešni izrazi (5): Pick-up, to nije engleski izraz za pokupiti, nego tip vozila, pickup
Pogrešni izrazi (6): Smanjio težinu za xxx kg
Pogrešni izrazi (9): Turbodizelaši su elastični? Ne, oni su moćni!
Pogrešni izrazi (10): LED dioda, školski primjer pleonazma
Pogrešni izrazi (11): CVT mjenjač je pleonazam, jer T znači Transmission, odnosno mjenjač
Pogrešni izrazi (12): Papučica gasa, davati gas…
Pogrešni izrazi (13): Krivi izgovori automobilskih marki…
Pogrešni izrazi (14): Pritisak zraka, ulja, goriva…?
Pogrešni izrazi (15): Dvostruko manje često se pogrešno kaže za nešto što je upola manje
Pogrešni izrazi (16): OHC – bregasta osovina u glavi
Pogrešni izrazi (18): DPF filter – tipičan pleonazam, jer F već znači filtar
