W dyszy wylotowej wcale nie masz najwyższej temperatury i to dość oczywiste jak ktoś wie jak działa silnik Materiały też nie mają aż takiego wielkiego znaczenia bo najgorętsze miejsca w silniku są chłodzone - inaczej te materiały poszły by w cholerę. Silnik turbowałowy – silnik turbinowy ( turbina gazowa ), w którym ciąg zimny nie jest stunelowany i jest uzyskiwany za pomocą śmigła, a turbina jest zaprojektowana tak, aby możliwie dużą część energii spalin zamienić na energię mechaniczną i przekazywać na wał (śmigło). Niemniej odrzut może stanowić nawet około 20% Silnik. odrzutowy Boeing 707 linii Pan Am. Jeden z pierwszych pasażerskich odrzutowców Zasada działania Zasada działania. Obieg Braytona-Joule'a Heinkel He 178. He 178 – pierwszy samolot odrzutowy w historii Zastosowania bojowe. Messerschmitt Me 262 Gloster Meteor – pierwszy odrzutowiec RAFu Jumo 004 Silnik Odrzutowy do Modeli na Allegro.pl - Zróżnicowany zbiór ofert, najlepsze ceny i promocje. Wejdź i znajdź to, czego szukasz! Jedynym samolotem o nieruchomych skrzydłach,który może lecieć do tyłu jest wojskowy odrzutowiec Harrier.Spaliny z tego dużego silnika turbo wentylatorowego mogą być skierowane do obrotowych przewodów,pozwalających pojazdowi zawisnąć w powietrzu,wznosić się pionowo a nawet lecieć do tyłu.Kiedy przewody te skierujemy do tyłu,Harrier może lecieć do przodu z prędkością dźwięku. Zastanówmy się, jak działa silnik odrzutowy i porównajmy loty na małej wysokości z lotami na dużej wysokości. Silnik pobiera powietrze z wlotu znajdującego się z przodu. Podczas wspinaczki powietrze staje się mniej gęste (w objętości jest mniej masy powietrza), więc musisz jechać trochę szybciej, aby masa powietrza wchodzącego Tw2zp. Silnik tłokowy był jeszcze daleki od doskonałego i wielu konstruktorów próbowało znaleźć najlepszy sposób udoskonalenia go szukając coraz bardziej nietypowych rozwiązań. Niektórzy wybrali inną drogę – turbinę – urządzenie odbierające energię przepływającego powietrza i zamieniającą ją w ruch obrotowy. W porównaniu z silnikiem tłokowym gdzie konieczne są dodatkowe elementy (korbowód z wałem zamieniające ruch posuwisto-zwrotny cylindra na ruch obrotowy) turbina jest wyjątkowo elegancka w swej prostocie – powietrze przepływając popycha łopatki, które kręcąc się napędzają wał. Boeing 707 linii Pan Am. Jeden z pierwszych pasażerskich odrzutowców – w ciągu kilku lat odrzutowce wyparły samoloty tłokowe.(zdjęcie: Mike Freer / Wikipedia / licencja GNU) Idąc tym tropem – doszli do silnika turboodrzutowego – w którym turbina napędza sprężarkę (dzięki czemu silnik działa w pełnym cyklu – sprężanie, spalanie, praca), a uchodzące spaliny siłą odrzutu popychają silnik do przodu. Początki były trudne, a pierwsze silniki odrzutowe pracowały niestabilnie – mimo to technologia okazała się przełomowa. Mniej niż dwadzieścia lat po pierwszym locie eksperymentalnego odrzutowca – samoloty pasażerskie z silnikami odrzutowymi zaczęły odbierać rynek samolotom tłokowym. Nieporównywalnie bezpieczniejsze, bardziej ekonomiczne i szybsze umożliwiły rozwój masowej komunikacji lotniczej. Wyeliminowanie tłokowej konkurencji na głównych liniach zajęło raptem kilka lat. Nomenklatura Silniki odrzutowe to formalnie grupa silników wykorzystujących zjawisko odrzutu – należą do nich silniki turboodrzutowe z ich odmianami, a także silniki pulsacyjne, strumieniowe i rakietowe. Powszechnie jednak nazwą „odrzutowe” określa się silniki turboodrzutowe (czyli takie jakie występują w większości samolotów). W tym i innych tekstach będę używał terminów „odrzutowy” i „turboodrzutowy” jak synonimów. Początki silników odrzutowych Turbina gazowa Ægidiusa Ellinga.(zdjęcie: Norsk Teknisk Museum / public domain) Podwaliny pod konstrukcję silników odrzutowych i turbośmigłowych położono, w tym samym roku (1903) kiedy bracia Wright wykonali swój pierwszy lot. Norweski inżynier Ægidius Elling, po prawie 20 latach prac, skonstruował działającą turbinę gazową – osiągnęła moc 11 koni mechanicznych. W zbudowanym przez niego silniku, cały cykl pracy odbywał się nieprzerwanie – sprężarka sprężała (i podgrzewała) powietrze, które kierowane było do komory spalania, a po spaleniu paliwa gazy spalinowe obracały turbinę (ta przez wał napędzała sprężarkę). Kolejne turbiny (niezależnie od siebie) konstruowali we Francji bracia Armengaud i w Niemczech Hans Holzwarth. We wszystkich tych przypadkach pomysły wyprzedzały dostępne technologie i trzeba było poczekać do lat trzydziestych kiedy firma Brown Boveri and Company (z nią przed pierwszą wojną związani byli bracia Armengaud) skonstruowała działającą przemysłową turbinę gazową. Frank Whittle(zdjęcie: Wielka Brytania / public domain) Hans von Ohain (zdjęcie powojenne, prawdopodobnie z lat sześćdziesiątych lub siedemdziesiątych – Ohain pracując nad silnikami odrzutowymi był przed trzydziestką)(zdjęcie: USAF / public domain) Tym bardziej niezwykłe wydają się prace prowadzone w Wielkiej Brytanii przez Franka Whittle’a i w Niemczech przez Hansa von Ohaina, którzy równolegle, wykorzystując koncepcję turbiny gazowej, skonstruowali silniki odrzutowe nadający się do napędzania samolotów. Zasada działania silnika odrzutowego i turbiny gazowej Silnik turboodrzutowy wykorzystuje te same zjawiska, które wprawiają w ruch silnik spalinowy – sprężanie, spalanie, rozprężanie. O ile jednak silnik tłokowy pracuje w cyklach (sprężanie, spalanie, rozprężanie i wydech) to w silniku odrzutowym proces jest ciągły. Dzięki temu silnik jest bardziej wydajny, a jego konstrukcja – prostsza. Silnik odrzutowy. Podpisy od lewej – wlot powietrza (inlet), sprężarka (kompresor), wał (shaft), komora spalania (burner), turbina (turbine), dysza (nozzle).(zdjęcie: NASA / public domain) Budowa silnika odrzutowego (podobnie jak turbiny gazowej) opiera się na kanale, w którym kolejno ułożone są sprężarka, komora spalania (lub komory spalania), turbina i dysza wylotowa. Sprężarka obracając się realizuje pierwszy etap – spręża zassane powietrze (wraz ze wzrostem ciśnienia – wzrasta temperatura). Sprężone powietrze następnie wpada do komory spalania gdzie podawane jest paliwo i następuje spalanie. Gorące spaliny trafiają na łopatki turbiny, wprawiając je w ruch. Turbina poprzez wał napędza sprężarkę. Ta część gazów spalinowych, które minęły turbinę uchodzi przez dyszę silnika realizując główne założenie – tworząc zjawisko odrzutu. Tak działa silnik turboodrzutowy (turbo – bo ma turbinę, odrzutowy – bo wykorzystuje odrzut). Zasada działania turbiny gazowej (z naszej symulatorowej perspektywy interesują nas jej dwie odmiany – silnik turbośmigłowy i turbowałowy) jest identyczna z silnikiem turboodrzutowym aż do turbiny. Zassane powietrze jest sprężane, następnie trafia do komory spalania, ulega spaleniu i do turbiny. Różnica polega na tym, że w silniku turboodrzutowym jedyną rolą turbiny jest zasilenie sprężarki i ewentualnie innych urządzeń (generatora), a pozostała energia gazów ma dać odrzut. W turbinie gazowej sprężarka ma za zadanie przejąć jak największą część energii. Dzięki temu turbina może napędzać jednocześnie sprężarkę i przez reduktor – śmigło (w silnikach turbośmigłowych) lub cały napęd śmigłowca (w silnikach turbowałowych) lub generator (w turbinie gazowej np. w elektrowni). Dysza wylotowa służy w tym wypadku jedynie odprowadzeniu spalin i nie generuje odrzutu (dlatego nie musi być skierowana do tyłu). Silnik turboodrzutowy He 178 – pierwszy samolot odrzutowy w historii.(zdjęcie: National Museum of the USAF / public domain) Whittle i von Ohain mieli podobne warunki pracy – obaj szli pod prąd i obaj spotkali się z nieufnością konserwatywnych konstruktorów i decydentów. Pomysł Whittle’a został szczegółowo przeanalizowany przez brytyjskie Ministerstwo Lotnictwa i odrzucony jako niemożliwy do realizacji. Podobne opinie zebrał von Ohain kiedy przedstawił swoje koncepcje zespołowi konstruktorów w zakładach Heinkel. Obaj jednak mieli wystarczająco duże zdolności przekonywania, by znaleźć kilku sojuszników i otrzymać częściową pomoc – Whittle trafił do na studia do Cambridge na koszt ministerstwa, a von Ohain objął stanowisko konstruktora u Hainkla. Obaj pierwszy sukces osiągnęli w 1937 roku – uruchomili działające turbiny gazowe. W Niemczech od tego momentu projekt dostał gwałtownego przyspieszenia, von Ohain powiększył swój dział w zakładach Hainkla, a w lipcu 1939 jego pierwszy silnik odrzutowy został wypróbowany w locie (doczepiony do prototypowego bombowca He 118). Tuż przed wybuchem wojny, 27 sierpnia, udało się wypróbować w locie pierwszy samolot odrzutowy – He 178. Gloster – brytyjski prototyp zbudowany do testów silnika odrzutowego (1941).(zdjęcie: RAF / public domain) Wydawało by się, że te postępy i wybuch wojny powinny przyspieszyć prace Whittle’a i równolegle rozwijany od 1937 program Alana Griffitha. A jednak – na przełomie 1939 i 1940 roku Whittle pracował z raptem dziesięcioosobowym zespołem, często po 16 godzin na dobę wspomagając się tabletkami benzedryny (dostępna wtedy w aptekach odmiana amfetaminy). W 1940 był na skraju zapaści nerwowej, a jego firma na skraju bankructwa. Dopiero wizyta przedstawiciela Ministerstwa Lotnictwa – Davida Randalla Pye zmieniła sytuację – Whittle dostał dofinansowanie i zamówienie na silnik, który będzie można przetestować w samolocie Gloster. 1940 to rok kiedy projektowanie silników odrzutowych nabrało rozpędu. W Niemczech po sukcesach von Ohaina kilka firm lotniczych (przede wszystkim BMW i Junkres) rozpoczęło własne prace. W Wielkiej Brytanii Whittle dostał pieniądze na badania i został zauważony co doprowadziło szybko do współpracy z firmą Rover. Griffith w tym okresie pracował już nad silnikami odrzutowymi w Rolls-Royce. Wkrótce dział „odrzutowy” Rovera dołączył do RR. Początek lat czterdziestych to również spóźniony start Amerykanów w wyścigu do silnika odrzutowego. Whittle, odesłany za ocean, pomógł rozpocząć amerykańskie badania. Zastosowanie bojowe Messerschmitt Me 262.(zdjęcie: NASA / public domain) Efektem tych prac było pojawienie się jeszcze przed zakończeniem drugiej wojny światowej samolotów bojowych z silnikami odrzutowymi. Gloster Meteor – pierwszy odrzutowiec RAFu.(zdjęcie: NASA / public domain) Jako pierwsi do jednostek samolot odrzutowy wprowadzili Brytyjczycy. Gloster Meteor napędzany był dwoma turboodrzutowymi silnikami Rolls-Royce Derwent ze sprężarką odśrodkową. Spalanie odbywało się w dziesięciu komorach spalania. Spaliny napędzały jednostopniową turbinę osiową. Podobną konstrukcję miał silnik J33 zastosowany w amerykańskim myśliwcu P-80 (który na wojnę już nie zdążył). Przekrój Rolls Royce Nene (następca RR Derwent). Z przodu (po lewej) wyraźnie widać duży dysk sprężarki odśrodkowej.(ilustracja: NASA / public domain) Niemcy we wprowadzonym tylko minimalnie później (i użytym w znacznie większej skali) Me 262 zastosowali silniki Jumo 004, w którym wykorzystano ośmiostopniową sprężarkę osiową, sześć komór spalania i jednostopniową (również osiową) turbinę. Niemiecka technika trafiła do USA. Jumo 004 badany przez Amerykanów. Wyraźnie widać odsłoniętą sprężarkę osiową.(zdjęcie: NASA / public domain) To rozwiązanie – choć dziś dominujące – zostało wprowadzone zbyt pośpiesznie i pokazało w sposób dotkliwy wszystkie słabe strony silników turboodrzutowych. Najsłabszym elementem Jumo 004 była sprężarka osiowa – wirujące z dużą prędkością wieńce łopatek nie wytrzymywały ogromnych naprężeń. Zawiniły słabe materiały (III Rzesza nie miała dostępu do niezbędnych składników stopowych) i zły projekt. Po wojnie Brytyjczycy i Amerykanie potwierdzili, że projekt nie był dopracowany – Whittle na przykładzie swoich silników i Jumo 004 pokazywał różnicę w podejściu – Brytyjczycy poszli na ustępstwa, zarówno pod względem osiągów jak i czasu wdrożenia, aby uzyskać bardziej niezawodną konstrukcję, Niemcy postawili na osiągi i szybkość wdrożenia. Z punktu widzenia użytkownika różnica była dramatyczna. Jumo 004 miał resurs (określoną przez producenta żywotność) na poziomie od 25 do 35 godzin, ale ze względu na braki materiałowe i niewłaściwe użytkowanie na ogół nie osiągał nawet 10 godzin pracy. Dla porównania brytyjski RR Derwent osiągał bez większych problemów zakładane 125 godzin (początkowo – później resurs Derwentów wzrósł do kilkuset godzin pracy). Silniki ze sprężarką osiową cierpiały również bardziej z powodu większej podatności na pompaż czyli oderwanie strugi powietrza od wlotu silnika lub łopatki sprężarki. Skutkiem zaburzenia przepływu powietrza wewnątrz sprężarki był chwilowy spadek mocy, zgaśnięcie silnika lub (w najbardziej drastycznych przypadkach kiedy sprężone powietrze wyrzucane było z powrotem w kierunku wlotu silnika) – zniszczenie sprężarki. Wszystkie ówczesne silniki odrzutowe wymagały od pilota delikatnej i uważnej obsługi. Szybkie ruchy przepustnicy były niedopuszczalne, zarówno gwałtowny wzrost dopływu paliwa, jak i jego spadek prowadziły do gaśnięcia silnika na z powodu radykalnej zmiany składu mieszanki paliwowo powietrznej w komorze spalania (ilość powietrza zmieniała się z opóźnieniem – dopiero po tym jak sprężarka zwolniła). Sprężarki osiowe i odśrodkowe Od końca lat trzydziestych do dziś silniki turboodrzutowe wykorzystują dwa rodzaje sprężarek – odśrodkowe i osiowe. Wirnik sprężarki odśrodkowej.(zdjęcie: NASA / public domain) Sprężarka odśrodkowa wykorzystuje wirnik, w którym łopatki kierują zassane centralnie powietrze na zewnątrz. W ten sposób możliwe jest uzyskanie sprężu na poziomie 1:3, a nawet nieco większego. Ze względu na konstrukcję wirnika – jest on znacznie mocniejszy niż wieniec sprężarki osiowej, a jednocześnie ma mniejszą wrażliwość na zaburzenia przepływu powietrza. Sprężarki odśrodkowe charakteryzują się wysoką sprawnością w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Sprężarka osiowa – w tym wypadku dwunastostopniowa sprężarka silnika J73.(zdjęcie: USAF / public domain) Sprężarka osiowa składa się z kilku (czasem kilkunastu i więcej) wieńców łopatek, które sprężają przepływające powietrze. W porównaniu do sprężarki odśrodkowej – jeden wieniec łopatek ma niski spręż (1:1,12-1:6 dla sprężarek poddźwiękowych i 1:2-1:2,5 dla naddźwiękowych) – dlatego sprężarki odśrodkowe w silnikach turboodrzutowych budowane są wielostopniowo (wspomniany wcześniej Jumo 004 napędzający myśliwiec Me 262 miał 8 wieńców sprężarki). Największą zaletą sprężarki osiowej jest jej bardzo wysoka sprawność przy nominalnych obrotach oraz dobre parametry pracy przy wysokich prędkościach. Pierwsze doświadczenia i pierwsze problemy Bojowe wykorzystanie samolotów odrzutowych pozwoliło błyskawicznie (w porównaniu do tempa wcześniejszych badań) wypracować odpowiednie procedury użytkowania i opisać występujące problemy. W porównaniu z wcześniej używanymi samolotami tłokowymi największą zmianą był całkowity zakaz wykonywania zakrętów z przeciągnięciem i korkociągu. W obu przypadkach mogło dojść do silnego pompażu i uszkodzenia silników. Ryzyko pompażu zachodziło również w czasie wznoszenia (szczególnie z małą prędkością) – wymagana była w takiej sytuacji redukcja dopływu paliwa przy pierwszych oznakach tego zjawiska i odczekanie aż do unormowania przepływu powietrza przez silnik przed powolnym zwiększeniem mocy (dopływu paliwa). Dla prawidłowego wznoszenia ustalono optymalną (w tym wypadku – również dla silników) prędkość, której pilot musiał się trzymać (w przypadku Gloster Meteor było to M0,63 – prędkość wyrażona liczbą Macha). Również dla lotów w turbulencji wyznaczono precyzyjnie prędkości lotu. Na przykładzie Gloster Meteora – 215-225 węzłów do wysokości 20tys. stóp, a wyżej M0,5, aż do wysokości, na której M0,5 odpowiada prędkości 195 węzłów (IAS). Powyżej tej wysokości – 195 węzłów. Te ograniczenia wynikały z konieczności zapewnienia najlepszego przepływu powietrza przez silnik. Wczesne silniki turboodrzutowe były fatalnie chłodzone – jednym z najważniejszych parametrów pracy była temperatura. Przekroczenie dopuszczalnej wymuszało redukcję mocy. Jeśli samolot wpadł w korkociąg – pierwszym ruchem pilota musiała być redukcja dopływu paliwa do minimum. Instrukcje zwracają uwagę na konieczność utrzymywania relatywnie wysokich obrotów na podejściach do lądowania – tak aby zapewnić możliwość odejścia na drugi krąg. Ówczesne silniki miały bardzo dużą bezwładność i szybkie zwiększenie mocy nie było możliwe (za to mogło doprowadzić do zgaśnięcia silnika). Me 262. Przy wszystkich mankamentach wczesnych silników odrzutowych – samolot ten był śmiertelnym zagrożeniem dla każdego wroga jeśli tylko pracował w warunkach do których był stworzony (czyli latając szybko i wysoko).(zdjęcie: USAF / public domain) Wszystkie te mankamenty znacznie ograniczały możliwość zastosowania bojowego samolotów odrzutowych. Sprawdzały się one rewelacyjnie w warunkach kiedy wykonywały loty z dużą prędkością. Im wolniej leciały tym gorzej wyglądały na tle samolotów tłokowych. Charakterystyczne jest to, że niemieckie myśliwce tłokowe eskortowały startujące i lądujące Me 262 – te, ze względu na małą dynamikę, były praktycznie bezbronne w tych fazach lotu. Zimnowojenny rozwój Rolls Royce Nene. Silnik zastosowany do napędzania w co najmniej kilkunastu brytyjskich samolotach. Amerykańska kopia (licencyjna) napędzała pierwsze odrzutowce pokładowe US Navy (F9F Panther), a radziecka kopia – myśliwce MiG-15.(zdjęcie: JAW / licencja GNU) Tuż po wojnie silniki odrzutowe stosowano praktycznie wyłącznie w samolotach wojskowych. Po kilku raptem latach politycznej współpracy między wschodem a zachodem (Brytyjczycy w tym czasie zdążyli sprzedać Sowietom swój doskonały silnik odrzutowy RR Nene) konkurencja między mocarstwami zaczęła nabierać tempa. Konflikt – nawet zimny – podtrzymał rozwój silników. Napędzany silnikiem Klimow WK-1 (radziecki RR Nene) MiG-15.(zdjęcie: NARA / public domain) Podstawowym problemem z jakim musieli zmierzyć się konstruktorzy była niestabilna praca silników ze sprężarkami osiowymi i słabe parametry sprężarek odśrodkowych przy dużych prędkościach. Na to ostatnie rozwiązania nie znaleziono i do dziś sprężarki odśrodkowe stosuje się wyłącznie w silnikach samolotów poddźwiękowych. Wyraźnie było jednak widać potencjał sprężarki osiowej. Trudność rozwijania tej konstrukcji polegała na konieczności uporządkowania przepływu powietrza w każdych warunkach pracy silnika. Aż do przełomu czterdziestych i pięćdziesiątych silnik turboodrzutowy ze sprężarką osiową najlepiej pracował na granicy maksymalnych obrotów i przy bardzo dużej prędkości lotu. Idea pracy wielostopniowej sprężarki osiowej polega na tym, że każdy stopień sprężarki dostarcza odpowiednią ilość powietrza do następnego stopnia. Jeśli ilość powietrza dostarczona przez pierwszy stopień jest zbyt duża – następuje zakłócenie przepływu. W sprężarkach osiowych optymalna ilość powietrza na każdym wieńcu łopatek występuje jedynie przy pracy z nominalnymi obrotami i przy dużej prędkości lotu. Przy niższych obrotach – pierwsze wieńce pompują zbyt wiele powietrza i trzeba je upuszczać zaworami na zewnątrz. Wykonana praca (sprężanie powietrza) marnuje się. J47, a w tle F-86. Wyraźnie widać komory spalania i osłonę termiczną turbiny.(zdjęcie: USAF) Początkowo poprawę działania uzyskano dopracowując technikę wykonania i sterowania silnikiem. Ideą amerykański General Electric J47 nie różnił się szczególnie od niemieckiego Jumo 004. W detalach – były to zupełnie różne silniki. Kilka lat badań nad aerodynamiką przepływu powietrza przez sprężarkę pozwoliło zmniejszyć zdecydowanie ryzyko poważnego pompażu (i choć samego zjawiska nie wyeliminowano to prawdopodobieństwo uszkodzenia silnika przez niewłaściwą obsługę spadło radykalnie), wyeliminowano również ryzyko zgaśnięcia silnika przez poprawione sterowanie dopływem paliwa. Jak się okazało J47 do dziś utrzymuje rekord najliczniej produkowanego silnika turboodrzutowego w historii – głównie za sprawą masowo produkowanego myśliwca F-86 Sabre. Dopalacz Efekt wstrzyknięcia paliwa w strumień gazów wylotowych.(zdjęcie: US Navy / public domain) Kiedy uporano się z zawodnością i ograniczeniami jakie wynikały z niedoskonałości pierwszych silników odrzutowych wypracowano metodę znacznego zwiększenia ciągu silnika (kosztem dużej ilości paliwa). Dopalacz to system wstrzykujący paliwo w strumień gorących spalin za turbiną. Na skutek spalania – prędkość spalin wzrasta podnosząc znacznie ciąg silnika. Rozwiązanie to jest odpowiednie do silników samolotów wojskowych, które powinny mieć niewielki rozmiar (i masę), a jednocześnie generować wysoki ciąg w czasie walki. W przeciwieństwie do silników samolotów bojowych – w lotnictwie cywilnym bardziej liczy się ciąg, który silnik może wytwarzać przez bardzo długi czas – bardziej optymalnym rozwiązaniem prowadzącym do tego jest stworzenie większego silnika. Dwa wały Silnik dwuwałowy (na przykładzie nowoczesnego silnika turbowentylatorowego).Kolorem szarym zaznaczono sprężarkę niskiego ciśnienia, wał wewnętrzny i turbinę niskiego ciśnienia. Kolorem czarnym – sprężarkę i turbinę wysokiego ciśnienia oraz łączący je wał.(ilustracja: NASA / public domain) J47 mógł być silnikiem bardzo dobrym, ale nie był przełomem. Amerykańskie F-86 nad Koreą spotkały MiGi-15 – napędzane radziecką wersją (kopią) brytyjskiego RR Nene – wersji rozwojowej Derwenta z czasów wojny. Oba silniki, przy minimalnych różnicach koncepcyjnie tkwiły w połowie lat czterdziestych. To się miało zmienić – Pratt & Whitney oraz General Electric pracowały nad dwoma rozwiązaniami, które miały pchnąć rozwój silników odrzutowych na zupełnie nowe tory. J57(zdjęcie: USAF / public domain) P&W stworzyło silnik J57 zmieniając cały układ. J57 miał dwie turbiny zamontowane na oddzielnych wałach (jeden wewnątrz drugiego). Każda turbina, przez swój wał napędzała oddzielną sprężarkę (kilkustopniową). Powstał układ dwuwałowy, z oddzielnym zestawem turbiny i sprężarki niskiego ciśnienia (przednia sprężarka i tylna turbina) oraz turbiny i sprężarki wysokiego ciśnienia (tylna sprężarka i przednia turbina). W tym układzie energia turbiny była lepiej wykorzystywana i zmniejszono straty niepotrzebnie sprężonego powietrza. Silniki J57 wykorzystano w pierwszych naddźwiękowych samolotach bojowych (F-100 Super Sabre), bombowcach strategicznych B-52 i wielu innych maszynach wojskowych. Cywilna wersja J57 (bez dopalacza) posłużyła za napęd Boeinga 707 i DC-8 – samolotów, które zrewolucjonizowały transport pasażerski wypierając w krótkim czasie maszyny tłokowe. F-100 – pierwszy myśliwiec przekraczający prędkość dźwięku w locie poziomym.(zdjęcie: USAF / public domain) Kierownice gazów Siedemnaście stopni sprężarki J79. Kierownice gazów zamontowane były do obudowy, między wieńcami turbiny.(zdjęcie: Wikipedia / licencja GNU) General Electric rozwijało układ jednowałowy. W J79 zastosowano rozbudowaną, siedemnastostopniową sprężarkę osiową, której wydajną pracę zapewniły zastosowane po raz pierwszy ruchome kierownice gazów – aerodynamiczne łopatki zamontowane między wieńcami sprężarki, których położenie reguluje prędkość powietrza i kierunek jego zawirowań, poprawiając rozkład ciśnienia wewnątrz sprężarki i uniemożliwiając zbyt dużej ilości powietrza osiągnięcie kolejnych wieńców. Rezultaty były tak dobre, że przy pierwszych próbach prototypu konstruktorzy podejrzewali nieprawidłowe wskazania przyrządów pomiarowych. Pomiary były prawidłowe – dzięki 17-stopniowej sprężarce silnik ten świetnie nadawał się do napędzania samolotów, które miały osiągać wielkie prędkości. Zastosowano go w F-104, B-58, F-4 Phantom, A-5 Vigilante. Animacja pokazująca łopatki turbiny i kierownice gazów.(animacja: NASA / public domain) Dwa przepływy Po naszej stronie Atlantyku Brytyjczycy szli swoją drogą. Kiedy Amerykanie rozwijali J57 i J79, Rolls Royce wybrał początkowo rozwiązanie podobne go General Electric – prototypy silnika RR Avon korzystały z ruchomych kierownic gazów, jednak nie udało się osiągnąć efektywności porównywalnej z J79. Zrezygnowano więc z większości ruchomych kierownic, pozostawiając jedynie stałe elementy prowadzące strugę gazów i ruchomą kierownicę przed pierwszym stopniem sprężarki. Kierowania strugą powietrza zastąpiono upustem powietrza. RR Avon znalazł zastosowanie w pasażerskich odrzutowcach Comet i Caravelle. Zanim rozwój Avona dobiegł końca Rolls Royce pracował już nad nową konstrukcją, która miała wskazać kierunek na przyszłość. RR Conway(zdjęcie: Nimbus227 / Wikipedia / public domain) Silnik RR Conway był rozwinięciem Avona w technologii dwuwałowej. Brytyjczycy wprowadzili przy okazji modyfikację, która dziś jest standardem – za sprężarką niskiego ciśnienia podzielili powietrze na dwa przepływy – zewnętrzny i wewnętrzny, w którym powietrze sprężane jest przez sprężarkę wysokiego ciśnienia i trafia do komory spalania. Dzięki takiemu podziałowi sprężarka niskiego ciśnienia generowała część ciągu silnika (zachowując się niczym wielołopatowe śmigło). Z tym silnikiem wiąże się użyte po raz pierwszy pojęcie stosunku dwuprzepływowowści – czyli stosunku między masą powietrza przepływającego przez zewnętrzny kanał do masy powietrza przepływającego kanałem wewnętrznym. Conway był silnikiem o niskim stosunku dwuprzepływowości. Ilustracja silnika bardzo podobnego do RR Conway. W tym wypadku siedem stopni sprężarki niskiego ciśnienia, osiem stopni sprężarki wysokiego ciśnienia, jednostopniowa turbina wysokiego ciśnienia i dwustopniowa turbina niskiego ciśnienia. Conway różnił się jedynie tym, że posiadał 7-stopniową sprężarkę niskiego ciśnienia.(ilustracja: NASA / public domain) Dzisiaj przyjmuje się, że silnik turbowentylatorowy to taki, który ma co najwyżej 2 lub 3 stopnie niskiego ciśnienia lub pojedynczy wentylator. Conway był jednak bezpośrednim poprzednikiem tych silników i pierwszym silnikiem dwuprzepływowym. Amerykańską odpowiedzią na Rolls Royce Conway był zmodyfikowany silnik J57 czyli JT3D. Upraszczając nieco opis – od J57 różnił się przede wszystkim dodaniem wentylatora o większej średnicy przed sprężarką niskiego ciśnienia (na tym samym wale). JT3D charakteryzował się mniejszym zużyciem paliwa niż J57 i szybko został przyjęty w rozwojowych wersjachBoeinga 707, DC-8 i B-52. Osiem silników JT3D (parami po dwa) w B-52.(zdjęcie: USAF / public domain) To jeden z ostatnich silników, który został masowo zastosowany w samolotach cywilnych i bojowych. Od tego momentu rozwój silników poszedł dwiema wyraźnymi drogami. Silniki samolotów bojowych Pratt & Whitney TF30 jest idealnym przykładem silnika samolotu bojowego z początku lat sześćdziesiątych. Silnik turbowentylatorowy, o niskim stosunku dwuprzepływowości, z dopalaczem. Zastosowany w F-111 i F-14 zapewniał ekonomiczną eksploatację (w relacji do wcześniejszych wojskowych silników odrzutowych) i pozwalał na uzyskanie prędkości naddźwiękowej. TF30 zbudowany był w układzie 3 stopni wentylatora, 6 stopni sprężarki niskiego ciśnienia (wentylator i sprężarka niskiego ciśnienia na jednym wale) i 7 stopni sprężarki wysokiego ciśnienia – widoczne jest podobieństwo do wspomnianego wcześniej JT3D. F-100 – nowoczesny silnik turbowentylatorowy napędzający samoloty F-16 i F-15.(ilustracja: Pratt & Whittney) W produkowanych później silnikach samolotów myśliwskich i szturmowych zrezygnowano oddzielnego wentylatora i sprężarki niskiego ciśnienia. F-100 (napęd F-15 i F-16) posiada trzystopniowy wentylator i 10 stopniową sprężarkę wysokiego ciśnienia. F-101 (bombowiec B-1B) – dwustopniowy wentylator i dziewięciostopniową sprężarkę wysokiego ciśnienia. F-119 (myśliwiec F-22 Raptor) – 3-stopniowy wentylator i 6 stopniową sprężarkę wysokiego ciśnienia. Identyczny układ ma F-135 (samolot wielozadaniowy F-35 – Joint Strike Fighter). We wszystkich tych silnikach główny nacisk położono na zwiększenie efektywności sprężarki (dzięki temu zredukowano ilość stopni – przypomnę tylko, że J79 miał siedemnastostopniową). Wojskowi trzymają się koncepcji silnika o niskim stosunku dwuprzepływowości ponieważ umożliwia on lot z prędkościami naddźwiękowymi. Cywilne silniki turbowentylatorowe o dużym stosunku dwuprzepływowości nie są w stanie osiągać prędkości naddźwiękowych. Dwuprzepływowy a turbowentylatorowy Przy okazji silników wojskowych warto wspomnieć o małym zamierzaniu w nazewnictwie. W języku angielskim termin „turbowentylatorowy” dotyczy właściwie wszystkich silników dwuprzepływowych. Jeśli jest jakaś formalna granica między jednym a drugim to dotyczy ilości stopni wentylatora. Przyjmuje się, że turbowentylatorowy ma maksymalnie trzy wieńce łopatek. Jednocześnie zaznacza się stosunek dwuprzepływowości (niski lub wysoki). Silnik turbowentylatorowy o wysokim współczynniku dwuprzepływowości.(ilustracja: K. Aainsqatsi / Wikipedia / licencja GNU) Silnik turbowentylatorowy o niskim stosunku dwuprzepływowości.(ilustracja: K. Aainsqatsi / Wikipedia / licencja GNU) W języku polskim podział jest mniej klarowny i często rozróżnia się silniki turbowentylatorowe (na ogół silniki z pojedynczym wentylatorem o dużym stosunku dwuprzepływowości) i dwuprzepływowe (z wielostopniowym wentylatorem, o niskim stosunku dwuprzepływowości). W tym tekście trzymam się zasadniczo definicji anglojęzycznych – tak aby swobodnie rozróżniać silniki dwuprzepływowe (J57) i turbowentylatorowe (JT3D i późniejsze). Silniki samolotów cywilnych i transportowych W latach sześćdziesiątych w lotnictwie cywilnym dominowały silniki dwuprzepływowe i turbowentylatorowe o niskim stopniu dwuprzepływowości. Nie były szczególnie ekonomiczne i nie pozwalały na budowę ciężkich samolotów, które mogły by pokonywać długie trasy (Boeing 707 latający m. in. na trasach atlantyckich miał kabinę porównywalną z aktualnie latającymi 737). C-5 Galaxy. Pierwszy samolot napędzany silnikami turbowentylatorowymi o wysokim stosunku dwuprzepływowości. Na początku lat sześćdziesiątych amerykańskie lotnictwo opisało specyfikację strategicznego samolotu transportowego przyszłości. Po przedstawieniu wstępnych projektów Boeing, Douglas i Lockheed otrzymały roczny kontrakt na prace projektowe nad płatowcem, a General Electric i Pratt & Whitney na pracę nad silnikami. Samolot wielkością i ładownością miał przyćmić wszystko co zbudowano wcześniej, a to wymagało silników, które będą silniejsze i bardziej ekonomiczne od dostępnych na rynku (koncepcję samolotu sześciosilnikowego na tym etapie już wykluczono). Latające stanowisko badawcze – B-52E. Zamiast dwóch silników J57 zamontowano pojedynczy TF39. Zwraca uwagę różnica wielkości.(zdjęcie: USAF / public domain) Wynikiem tych prac ze strony Lockheeda był C-5 Galaxy, do którego General Electric dostarczył napęd. Silnik TF39 był równie niezwykły jak samolot, który miał napędzać – po raz pierwszy zastosowano wentylator o dużej średnicy (jednostopniowy). Po raz pierwszy ciąg generowany przez wentylator był większy niż ciąg powodowany odrzutem. Turbina pracowała w rekordowych jak na tamte czasy temperaturach i wymagała wymuszonego chłodzenia powietrzem (które było możliwe dzięki masom powietrza tłoczonym przez wentylator). Silnik osiągał 205kN (kilo niutonów) ciągu. Dla porównania – opisane wcześniej J79 – 53kN, JT3D ok 100kN. Boeing 747-100 z silnikami JT9D.(zdjęcie: Eduard Marmet / Wikipedia / licencja GNU) Boeing, choć odpadł z konkursu na transportowiec, kontynuował prace nad swoim samolotem szerokokadłubowym. Konstrukcja samolotu pasażerskiego zmieniła się bardzo w porównaniu z tym co proponowano siłom zbrojnym, ale niecały rok po pierwszym locie C-5 Lockheeda, pierwszy prototyp Boeinga 747 wzniósł się w powietrze. Napędzały go silniki Pratt & Whitney JT9D – przygotowana w ramach tego samego programu badawczego konkurencja tych, które wykorzystano w C-5. Douglas również nie pogrzebał wyników prac. W 1970, rok po Boeingu 747 wystartował do pierwszego lotu trzysilnikowy DC-10. Dwa lata opóźnienia w stosunku do C-5 pozwoliły wykorzystać rozwinięcie silnika TF39 czyli CF6. W 1972 do gry weszli Brytyjczycy. Ich Rolls-Royce RB211 napędzał Lockheed L-1011 Tristar. W RB211 Brytyjczycy wykorzystali aż trzy wały napędzające sprężarkę wysokiego ciśnienia, sprężarkę średniego ciśnienia i wentylator. Tej koncepcji RR trzyma się do dziś (w silnikach Trent), choć nie znalazła ona uznania u amerykańskich producentów. Skonstruowanie tych trzech silników pchnęło głównych producentów do ostrej konkurencji. Podobieństwa między równolegle rozwijanymi liniami silników pozwalają liniom lotniczym wybierać praktycznie dowolnego producenta silników do swoich samolotów – praktycznie wszyscy główni producenci samolotów korzystają obecnie z silników GE, P&W i RR. Nie zmienia się również ogólna koncepcja silnika turbowentylatorowego o dużym stopniu dwuprzepływowości. Układ z pojedynczym wentylatorem o dużej średnicy, sprężarką średniego ciśnienia (wentylator traktowany jest jak sprężarka niskiego ciśnienia) i sprężarką wysokiego ciśnienia (na dwóch lub trzech wałach). Silniki różnią się napędem sprężarek i wentylatora. W najprostszym układzie dwuwałowym – wewnętrzny wał napędza sprężarkę średniego ciśnienia i wentylator. W bardziej skomplikowanym układzie (Rolls Royce) – trzy wały napędzają dwie sprężarki i wentylator. W niektórych silnikach stosuje się przekładnię, która redukuje obroty wentylatora. Podobnie jak w przypadku opisanych wcześniej silników wojskowych – silniki cywilne przez ostatnie 40 lat zachowały w zasadzie ten sam układ. Ich rozwój obecnie polega przede wszystkim na zwiększaniu wydajności wentylatora, sprężarek i turbin. Wyraźnie widać wzrost średnicy wentylatora – 92 cale w JT9D i 111 cali w GEnx napędzającym Boeinga 787 i 747-8. Wczesny Boeing 737 – charakterystyczne podłużne silniki.(zdjęcie: NASA / public domain) Silniki turbowentylatorowe o dużym stosunku dwuprzepływowości szybko znalazły zastosowanie w mniejszych samolotach. Niemały wpływ na to miał kryzys paliwowy z 1973 roku, który wymusił poszukiwanie oszczędności w transporcie lotniczym. Nowe typy samolotów łatwo rozpoznać – podłużne „rury” silników zaczepione pod skrzydłami (np. Boeing 737-100) zmieniły się w pękate silniki, które kojarzymy z obecnie używanych samolotów (od 737-300 do najnowszych modeli). Boeing 737-300 – pierwsza seria 737 z silnikami turbowentylatorowymi i wysokim stosunku dwuprzepływowości.(zdjęcie: Arpingstone / Wikipedia / public domain) Zastosowanie wentylatora, poza obniżeniem zużycia paliwa, wpływa również na ograniczenie hałasu powodowanego przez silnik. Im większa część ciągu jest wytwarzana przez wentylator tym mniej silnik hałasuje. Popularyzacja takich silników umożliwiła stopniowe zaostrzanie przepisów dotyczących ograniczenia hałasu wokół lotnisk. Rozwiązania specjalne Nakreślone wyżej kierunki rozwoju konstrukcji silników nie są jedynymi stosowanymi. Pomimo słabych parametrów silników jednoprzepływowych (i jednowałowych) w szerokim zakresie osiągów – mają one niszę, w której znajdują się świetnie. Tam gdzie potrzebna jest ogromna prędkość na dużym pułapie – są idealne. Takie silniki napędzały Concorde’a i radzieckie myśliwce MiG-25 (najszybsze samoloty myśliwskie w historii). Należy jednak pamiętać, że oba samoloty (delikatnie mówiąc) ekonomiczne nie były. Concorde – zastosowano silniki jednoprzepływowe.(zdjęcie: Arpingstone / Wikipedia / public domain) Przykład MiGa-25 i jego silników Tumański R-15BD-300 pokazuje jednak ograniczenia silników turboodrzutowych. Zamontowane silniki zapewniały nieporównywalną z żadnym zachodnim myśliwcem prędkość wznoszenia i najwyższą prędkość maksymalną. Z tą prędkością jest zresztą związane kilka ciekawostek. Najwyższa zanotowana prędkość MiGa-25 to M3,2. Taką prędkość osiągnął syryjski MiG-25 uciekając przed atakiem izraelskich myśliwców. Syryjczycy po tym locie mieli wymienić silniki na nowe. Według radzieckiego pilota-uciekiniera Wiktora Bielenko, który uprowadził MiGa-25 do Japonii w 1976 roku, prędkość maksymalna wszystkich wersji była ograniczona instrukcją do Taką prędkość osiągały samoloty obciążone uzbrojeniem, a maszyna nadal miała zapas mocy. Prędkość w tym wypadku ogranicza konstrukcja silnika, który w okolicach prędkości zaczyna pracować jak silnik strumieniowy. Amerykanie ten sam problem napotkali konstruując SR-71 Blackbird – ale w nich zastosowano zupełnie inne silniki (które opiszę w innym tekście). MiG-25 – dwa silniki jednoprzepływowe o ogromnej mocy zapewniały prędkość do 3 Mach.(zdjęcie: US Army / public domain) Koncepcje radzieckie Sowieci do konkurencji w dziedzinie silników odrzutowych przystąpili dopiero po wojnie, za sprawą silników zdobytych na Niemcach. Jak-15 i MiG-9 były pierwszymi radzieckimi samolotami odrzutowymi – wykorzystywały radzieckie kopie niemieckich silników Jumo 004 i BMW 003 (te same silniki posłużyły Francuzom jako punkt wyjścia ich prac badawczych). W czasie wojny koreańskiej radzieckie myśliwce MiG-15 napędzane były silnikami pochodzącymi z brytyjskich Rolls Royce’ów, a wprowadzone w latach pięćdziesiątych MiGi-17 korzystały z radzieckiej wersji rozwojowej RR Nene. Dopiero Jak-25 i MiG-19 otrzymały skonstruowane od podstaw radzieckie silniki Tumański RD-9 (wczesna nazwa – Mikulin AM-5). Tu-154M – trzy silniki turbowentylatorowe o niskim stosunku dwuprzepływowości nie były ani ciche ani ekonomiczne. Trzeba jednak przyznać, że jest to najszybszym pasażerski samolot poddźwiękowy.(zdjęcie: Eduard Marmet / Wikipedia / licencja GNU) Sowieci nie mieli większych problemów z konstruowaniem silników dwuwałowych, a od początku lat siedemdziesiątych – trzywałowych. W radzieckich silnikach turbowentylatorowych (o niskim stosunku dwuprzepływowości) dominuje rozwiązanie trzywałowe – wentylator napędzany jest trzecią turbiną. Nie udało się jednak przez dłuższy czas wprowadzić silników turbowentylatorowych o wysokim stopniu dwuprzepływowości – z tego powodu wszystkie radzieckie samoloty pasażerskie, łącznie z szerokokadłubowym Iłem-86 napędzane były silnikami technologicznie trzymającymi poziom dużo starszych silników zachodnich. To uderzało w ekonomię eksploatacji, a od momentu wprowadzenia ograniczeń hałasu – zamknęło zachodnie lotniska dla wielu radzieckich samolotów. Ił-96 – rosyjski samolot pasażerski napędzany silnikiem PS-90. To pierwszy rosyjski silnik o wysokim stopniu dwuprzepływowości. Pierwszy lot – 1992.(zdjęcie: Kirill Naumenko / Wikipedia / CC Attribution-Share Alike) Silniki turbowentylatorowe o dużym stosunku dwuprzepływowości pojawiły się na wschodzie tuż przed upadkiem Związku Radzieckiego, a na większą skalę – dopiero w latach dziewięćdziesiątych. Sprężarka odśrodkowa ponownie Wraz z rozwojem techniki skomplikowane technologie tanieją i upowszechniają się. Równolegle do samolotów komunikacyjnych mniejsze silniki turboodrzutowe trafiały do samolotów dyspozycyjnych. Wraz z pojawieniem się na rynku lekkich odrzutowców takich jak Cessna CJ series konstruktorzy wrócili do koncepcji sprężarki odśrodkowej. Silniki takie jak Williams FJ44 zastępują osiową sprężarkę wysokiego ciśnienia sprężarką odśrodkową (zachowując osiową sprężarkę niskiego ciśnienia i wentylator). Dla naszych średniowiecznych przodków jadący samochód mógłby wydać się tworem magicznym. Zasada działania silnika spalinowego nie ma jednak nic wspólnego z samochodach najczęściej wykorzystywany jest spalinowy silnik czterosuwowy o zapłonie iskrowym – czyli taki, którego tłok wykonuje cztery ruchy, a reakcja spalania paliwa jest wywoływana przez tłoka to tzw. cykl Otta, którego nazwa pochodzi nazwiska wynalazcy Nikolausa Otto. To one sprawiają, że samochód się porusza. Na czym polega ten proces? W skrócie: paliwo zostaje pobrane do cylindra i spalone. Powstała przy tym energia zostaje przełożona na układ napędowy, a spaliny są wydalane. Wszystko to odbywa się z przeogromną prędkością i w stosunkowo niewielkiej skali. Takie wytłumaczenie nam jednak nie wystarcza, toteż nieco bardziej zagłębmy się w napędzany jest samochód?Pierwszy z czterech ruchów tłoka to ssanie. Tłok porusza się w głąb hermetycznego cylindra, zasysając do niego mieszankę powietrza z paliwem. Mieszanka doprowadzana jest do cylindra dzięki układowi wtryskowemu, również wykorzystującemu niewielki tłok. Przepycha on drobne porcje paliwa przez wąską dyszę, w wyniku czego do cylindra trafiają one w postaci ruch to sprężanie. Tłok, obecnie głęboko w cylindrze, zaczyna poruszać w kierunku zewnętrznym, co sprawia, że pobrane paliwo zostaje „ściśnięte”. Wówczas świeca zapłonowa generuje iskrę i następuje eksplozja ruch to praca. Eksplozja odpycha tłok z powrotem do wnętrza cylindra. Jako że tłok łączy się z wałem korbowym za pomocą specjalnie ukształtowanego korbowodu, jego praca powoduje obrót wału. Mówiąc po ludzku: odepchnięty tłok porusza wał, który zaczyna się kręcić. Tym samym wytworzona przez eksplozję energia może zostać przeniesiona do układu napędowego, a kierowca za pomocą sprzęgła i skrzyni biegów może kontrolować ruch to wydech. Na końcu cyklu Otta otwarty zostaje zawór, przez który pozostałe po spalaniu gazy są wyprowadzane z cylindra. Tłok wówczas znów porusza się w kierunku zewnętrznym. Dodajmy, że za doprowadzanie powietrza i odprowadzanie spalin na zewnątrz odpowiada nie sam cylinder, ale układ rozrządu, czyli – w uproszczeniu – pasek zębaty, koło zębate lub wałek z wystającymi elementami, który obraca się i w odpowiednich chwilach otwiera lub zamyka właściwe zakończeniu czwartego ruchu proces się powtarza. Kolejna porcja mieszanki jest zasysana, sprężana, eksplozja powoduje odepchnięcie tłoka i poruszenie wałem korbowym, resztki gazów są odprowadzane. I tak dalej, dopóki nie dojedziemy do celu. Wszystko to odbywa się niezwykle szybko – wał obraca się od kilkunastu do stu razy na zdjęć: © Domena publicznaCo jeszcze jest w silniku?Cylindry, wał korbowy, wałek rozrządu – wszystko to umieszczone jest w kadłubie wykonanym z żeliwa. Warto jeszcze wspomnieć o kole zamachowym. Co prawda wałem korbowym porusza tylko jeden ruch tłoka (praca), ale sam tłok wykonuje ich cztery. Szczególnie problematyczne jest sprężanie, które wymaga dużej energii – co przekłada się na zmniejszenie prędkości, z jaką obraca się wał. Aby pracował równo, stosuje się ważące ok. 10 kg koło zamachowe, które siłą rozpędu podtrzymuje prędkość obrotową pracy silnik się rozgrzewa, toteż wykorzystywany jest płyn chłodniczy. Chłodziwo płynie różnymi kanałami. O tym, do których trafia, decyduje termostat, czyli urządzenie, które pod wpływem temperatury otwiera lub zamyka daną ścieżkę. Z kolei olej silnikowy jest potrzebny po to, aby zmniejszyć tarcie, powstające przy ruchu licznych elementów. Przy okazji pochłania część ciepła generowanego przez silnik, podobnie jak płyn zdjęć: © Imotorhead64, Wikimedia CommonsPrototypowy silnik DieslaMożna by mówić jeszcze o takich elementach, jak głowica silnika, miska i pompa olejowa; można wspomnieć o szczegółach konstrukcji mechanizmu korbowego, czy o fakcie, że precyzyjne sterowanie całym tym złożonym mechanizmem obecnie odbywa się z wykorzystaniem komputera… ale to już szczegóły, które nie są zbyt ciekawe ani potrzebne do zrozumienia zasady działania benzynowy silnik spalinowy różni się od diesla?Wynalazek Rudolfa Diesla to silnik wysokoprężny, który nie wykorzystuje świecy zapłonowej do wywołania iskry zapalającej dawkę paliwa. Więcej: on wcale nie wykorzystuje iskry. Zapłon następuje w nim samoczynnie. Paliwo zapala się głównie w wyniku wysokiego sprężenia mieszanki – znacznie wyższego niż w silniku benzynowym – a po części także dzięki świecy żarowej, która działa jak silnik jest lepszy? Każdy ma wady i zalety. Diesel zużywa mniej paliwa i jest bardziej odporny na wilgoć, ale konstrukcja jest cięższa, głośniejsza i droższa w produkcji. Co więcej, choć silnik wysokoprężny spala mniej paliwa, generowane przez niego spaliny są około dwudziestokrotnie bardziej toksyczne. Pomoce: sznureknożyczkitaśma klejącabalonsłomkaspinacz Co oznacza słowo „odrzutowiec”?… Z czym się wam kojarzy słowo „odrzut”?… Odrzut następuje wtedy kiedy rzucę piłeczkę i ona zaczyna lecieć [pokaz]… Jak myślicie dlaczego ona poleciała, co wprawiło ją w taki ruch, że poleciała? … Tak moja ręka. Samoloty odrzutowe działają podobnie jak ta piłka. Tylko, że nikt ich nie wyżuca. Posiadją silniki odrzutowe. Pokażę wam jak one działają. Przez słomkę przewlekamy sznurek. Jego dwa końce zawiązujemy na dwóch krzesłach. Te zostawiamy tak aby naprężyły sznurek. Teraz napompujemy balon i przymocujemy go do słomki za pomocą taśmy klejącej. Puszczamy… Co się stało?… Balon przeleciał na drugi koniec pokoju. Ale dlaczego? … Balon wypełniony jest powietrzem, które ucieka przez otwór, to właśnie ono popycha słomkę [na której można przykleić z papieru symboliczne lotki samolotu], dzięki temu „samolot-słomka” wystartował. Leciał do momentu kiedy nie skończyło mu się paliwo, czyli powietrze. [Dla wygody można zacisnąć wylot spinaczem]. Propozycje na kolejne próby: balon może być puszczany po lince zamontowanej do góry (pionowy start),bardzo efektywne jest puszczenie rakiety z wyrzutni, którą będzie sztywny drut (o średnicy ok. 1 mm i długości ok. 0,5 m) skierowany w górę na który wcześniej nałożymy słomkę z przygotowanym balonem. Zabawa Teraz sprawdzimy jak nasz samolot będzie leciał gdy nie będzie słomki [Puszczamy napompowany balon luźno po pokoju. Dzieci tę czynność mogą wykonywać samodzielnie]. Please add exception to AdBlock for If you watch the ads, you support portal and users. Thank you very much for proposing a new subject! After verifying you will receive points! owner1 02 Sep 2007 21:39 214968 Follow us on #32 02 Sep 2007 22:01 owner1 owner1 Level 15 #32 02 Sep 2007 22:01 sebastianxxx ,tomgart : Panowie POPIERAM. A co do udoskonalen do tak jak pisalem wczesniej , silnik zrobilem niecale dwa miechy temu wiec jest jeszcze sporo do zrobienia. Glownymi elementami ktore chce teraz zrobic to porzadna strumienica i dopalacz. Sprezarka jest od peugota , silnik 2,7L. mskojon: Filtr jak najbardziej by sie przydal ale puki co to mam wieksze zmartwienie to turbo tak jak pisalem wczesniej ma uszkodzone uszczelniacze i trzebaby to zrobic. Pozdrowionka. #33 02 Sep 2007 22:13 Level 35 #33 02 Sep 2007 22:13 danlancher wrote: ...Sam kiedys robilem,probowalem zrobic silnik pulsacyjny... ale nie odpalilem go. RAz mi przeciecial przez caly pokoj ... To w końcu robiłeś czy próbowałeś zrobić . Obudź się z koszmaru i przestań wypisywać brednie . Silnik pulsacyjny w pokoju . Tego to jeszcze nie było . Chyba nawet nie wiesz jak wygląda taki silnik , że o sposobie działania nie wspomnę . #34 02 Sep 2007 22:27 danlancher danlancher Level 27 #34 02 Sep 2007 22:27 NIe martw sie,wiem. Probowalem go zrobic... ale i tak bym go nie zrobil... NIe mialem materialow i narzedzi. To byla taka prowizorka. RAz, jak napisalem przelecial a wlasciwie przesunal mi wzdluz pokoju po podlodze. To byla rurka z Al ,w srodku gaz doprowadzany rurkami.. + isrka i jakos buchnelo... nie membrana byla z fili alu... w ogole niewypal. Do dzis mam 2 duze diury w firance. I napisz mi czemu nie mozna miec silnika pulsacyjnego w pokoju? Jakies prawo tego zabrania? TAki silnik moze miec rozmiary 30 cm i 5m... #35 02 Sep 2007 22:54 ---Ryba--- ---Ryba--- Level 12 #35 02 Sep 2007 22:54 Sam chciałem takie coś zrobić ale wszystkie turbo jakie miałem były dobre i poszły na sprzedaż. Co do obrotów to 100tyś osiąga pierwsza lepsza turbina. Są szybsze ale 200tyś raczej nie przekraczają. No chyba że jakieś wyczynowe ale nie słyszałem. Ktoś burzył się że łożyska nie wytrzymały by takich obrotów... Przecież zwykłe chińskie szlifiereczki palcowe mają po 30tyś obrotów a są na łożyskach kulkowych, podczas gdy turdo ma łożyska ślizgowe smarowane ciśnieniem oleju a w takim przypadku wirnik nie dotyka ścianek łożyska. #36 02 Sep 2007 23:11 micard micard Level 14 #36 02 Sep 2007 23:11 Vein wrote: micard - silniki turbinowe są silnikami odrzutowymi tak samo jak impulsowe... siłe ciągu nadają wlaśnie rozpędzone gazy... Za wikipedią... Silnik odrzutowy to silnik działający na zasadzie wyrzucania z dużą prędkością strumienia gazów, co zapewnia ciąg do przodu na podstawie trzeciego prawa dynamiki Newtona. Z tego co na zdjęciach widzę to wyjściem silnika jest wał sprężarki. Wtedy nie jest to silnik odrzutowy. Chyba że wyjściem jest otwór wylotowy ze sprężarki - wtedy się zgodzę. #37 03 Sep 2007 08:20 owner1 owner1 Level 15 #37 03 Sep 2007 08:20 micard: Tak wyjsciem jest otwor wylotowy dajacy odrzut. Energia nie jest odbierana z walu turbo-sprzarki. Dodano po 5 [minuty]: Jeszcze pare fotek. Dwa ostatnie zdjecia to Oil System. #38 03 Sep 2007 09:08 sebastianxxx sebastianxxx Level 15 #38 03 Sep 2007 09:08 Przykładowo prędkość nominalna turbosprężarki Mitsubishi TD01-09B - 180000obr/min (3000obr/s). Turbosprężarki doświadczalne uzyskują po 200000rpm. Dane z książki "Doładowanie silników" Janusz Mysłowski 2006. Stosowane są dwa rodzaje łożysk: ślizgowe i toczne. Ślizgowe śa tańsze. Natomiast toczne mają mniejsze opory co pozwala na lepsze przyspieszenia wirnika. Są też turbosprężarki z ceramicznymi wirnikami (Mitsubishi, IHI), tytanowymi wirnikiem turbiny i wałem również ww. firm #39 03 Sep 2007 09:46 Jumb Jumb Level 11 #39 03 Sep 2007 09:46 wrote: To w końcu robiłeś czy próbowałeś zrobić . Obudź się z koszmaru i przestań wypisywać brednie . Silnik pulsacyjny w pokoju . Tego to jeszcze nie było . Chyba nawet nie wiesz jak wygląda taki silnik , że o sposobie działania nie wspomnę . Sam bredzisz, nawet nie zdajesz sobie sprawy jak łatwo jest zbudować silnik pulsacyjny w domu, głównym elementem jest słoik po konfiturkach, zakrętka od tego słoika + kilka rupieci, które można łatwo dostać, taki silnik bardzo ładnie się nazywa "jam jar pulse jet", wystarczy wpisać w gógle i wszystko masz jak na dłoni. Co do zasady działania, można wywnioskować po przeczytaniu lepszej książki do fizyki albo poszukać sobie na necie. Opis konstrukcji silnika, który zapewne chciał zbudować kolega danlancher, znajduje się w książce z 1953 roku, pt." Budujemy silniki do modeli latających" mgr inż. T. Dziulak, R Flach, R. Witkowski, przy odrobinie szczęścia można kupić jeszcze w antykwariacie, aukcji, widziałem też do ściągnięcia w formacie pdf. #40 03 Sep 2007 11:52 bobo bobo Level 29 #40 03 Sep 2007 11:52 Tyle razy mnie tu stawiano pod tablicą, ze juz zaczynam sie bać. Po pierwsze, ja nigdzie nie napisałem że ta konstrukcja swoja budową przypomina, jest podobna itp. itd, do cepa. To apel do niektórych kolegów, aby poprawic umiejętności właściwego czytania i odbioru tego co jest napisane. Po drugie, nigdzie nie napisałem ze to urządzenie to przysłowiowa "popelina", jedynie miałem zastrzezenia do tych 100 000 obrotów. Teraz pozwole sobie na krytyke, otórz, nie wierzę aby z tego dało sie zrobić silnik odrzutowy, potrafiacy poruszyć obiekt i siebie o masie wiekszej jak 10, moze 20kg, na odległość większą jak 0,5m. Twierdzę ze jest to urządzenie do szybkiego wydalania spalin i dymu, nic wiecej. Gdyby było inaczej to stolik i cała reszta na której autor to zmontował ( szacuje to na oko ze wazy ) powinny odleciec w sina dal. Niektórzy koledzy podniecaja się tak, jak mucha nad swieżymi fekaliami w trawie, pomysły o napędzaniu roweru, magnetyczne łożyska itp. Panowie zastanówcie sie przez chwile, jaką siłe ciagu moze dać taka turbina, jakie wytwarza cisnienie? przecież wyrwało by to z auta. Czy jest w stanie wytworzyc ciag zapewniajacy poruszanie sie obiektu o masie 70kg z predkoscia np. 30km/h? Nie wyciagajcie wniosków na podstawie debilnego programu Breniac lub reklamy firmy Karcher. Pozdrówka #41 03 Sep 2007 13:14 owner1 owner1 Level 15 #41 03 Sep 2007 13:14 bobo wrote: Panowie zastanówcie sie przez chwile, jaką siłe ciagu moze dać taka turbina, jakie wytwarza cisnienie? przecież wyrwało by to z auta. No kolego , sadzadz po twojej wypowiedzi ty nadal nie wiesz jak to działa. To ze głownym elementem jest turbosprezarka to nie znaczy ze dziala tak jak w samochodzie. Jak wiadomo w samochodzie gazy wylotowe od silnika napedzaja łopaty turbiny i poprzez walek napedzaja łopatki sprezarki co w konsekwencji daje Ale pominołeś jedną dosyc istotną rzecz. Mianowicie kazda turbosprezarka ma zawor ktory mierzy cisnienie na sprezarce i gdy jest juz za duze to zawor sie otwiera i gazy wylotowe omijaja łopatki turbiny zmniejszajac jej obroty. Ja w swojej konstrukcji zawor ten odlaczylem(ominolem) i dla tego taka turbosprezarka osiaga takie a nie inne obroty. Mam nadzieje ze dobrze to ujołem. Dla nie kumających rysunek: Przykładowy schemat turbiny gazowej pracującej w układzie otwartym; S - sprężarka, KS - komora spalania, T - turbina, G - generator elektryczny Generator mozna sobie odpuscic. A dla niedowiarków to: bobo wrote: Teraz pozwole sobie na krytyke, otórz, nie wierzę aby z tego dało sie zrobić silnik odrzutowy, potrafiacy poruszyć obiekt i siebie o masie wiekszej jak 10, moze 20kg, na odległość większą jak 0,5m Pozdrawiam. #42 03 Sep 2007 13:25 bobo bobo Level 29 #42 03 Sep 2007 13:25 Wszystko dobrze, tylko moje pytanie jest dalej aktualne: Jaki to da lub wytworzy ciąg aby poruszyć samo siebie. Prościej, ile wytworzy cisnienia? Abym dobrze był zrozumiany, swoje pytania stawiam ogladajac materiały konstrukcyjne kolegi, mnie nie interesuja obrazki innych wynalazców. Gazy które są wytwarzane w komorze spalania, musza mieć znaczne, duze cisnienie wylotowe aby cokolwiek ruszyć i to mnie najbardziej interesuje. Chciałbym zobaczyć ten napęd w ruchu, wtedy jestem gotów dac głowę pod topór. Pozdrówka #43 03 Sep 2007 13:33 owner1 owner1 Level 15 #43 03 Sep 2007 13:33 Zle rozumujesz. To nie sprezarka wytwarza cisnienie do odrzutu! Powietrze ze sprezarki jest kierowane do komory spalania w ktorej nastepuje spalanie mieszanki i w konsekwencji wzrost cisnienia ktore napedza lopatki sie zamyka i tak w kolo. Sprezarka wytwarza cisnienie w przyblizeniu 0,5Bara na obr u nie jestem w stanie wytworzyc cisnienie 1Bar na sprezarce. Pozdrawiam. poczytaj o zasadzie dzialania turbiny gazowej. #44 03 Sep 2007 14:05 DjExit DjExit Level 23 #44 03 Sep 2007 14:05 mam pytanie. Jak się odpala taki silnik? Trzeba najpierw rozkręcić turbinę jeśli dobrze rozumiem. Widzę na jednym z filmików że robią to odkurzaczem? #45 03 Sep 2007 15:32 Level 35 #45 03 Sep 2007 15:32 Jumb wrote: ....nawet nie zdajesz sobie sprawy jak łatwo jest zbudować silnik pulsacyjny w domu, głównym elementem jest słoik po konfiturkach, zakrętka od tego słoika.... No właśnie nie zdajesz sobie sprawy z tego o czym piszesz . Masz dwa linki do silników pulsacyjnych : 1) 2) Potrafisz zrobić to w domu ze słoika po konfiturach ? Rura rezonansowa jest wykonana z materiału żaroodpornego a pomimo to rozgrzewa się do białości w kilkanaście sekund . Zaworki w takim silniku wykonane są z blaszki ze stali sprężynowej o grubości 0,1-0,25 mm . Ale Tobie wystarczy słoik , nakrętka i kilka rupieci . Latające bomby V1 napędzane były właśnie silnikami pulsacyjnymi . Ciekawe dlaczego Niemcy do napędu V1 nie używali słoików . A modelarskich silników pulsacyjnych kilka sztuk w życiu złożyłem , więc wiem o czym piszę . #47 03 Sep 2007 15:43 marcino2000 marcino2000 Level 24 #47 03 Sep 2007 15:43 Co do konstrukcji tego silnika, to turbina nie jest przystosowana do tego rodzaju pracy, tak więc kolego bubu nie spodziewaj się ze to będzie przenosić góry. Konstrukcje tą należy rozpatrywac jako ciekawostkę, gdyż, do tej pory silniki takie były zarezerwowane dla fabryk lotniczych i laboratorii. Dostęp do różnorakich części, które mozna zaadoptować do różnych celów spowodował powstawanie takich oto konstrukcji, które do niczego nikomu nie są potrzebne, aczkolwiek swoim działaniem wzbudzają sensacje i zaciekawienie. przykładem moze być silnik stirlinga( polecam sprawdzić temat na youtube), który można wykonać w domowym zaciszu. Będzie się on kręcił wzbudzając zaciekawienie, ale do niczego się nie przyda, jezeli nie bedzie konstrukcją wysokobudżetową i odpowiednio wspartą technologicznie, tak wiec i od autora nie wymagajmy niemozliwego. juz samo to ze pali 5 litrów gazu w pół godziny swiadczy o tym że rekordowych osiągów to nie bedzie miało. Co do silnika pulsacyjnego, to zeby zrozumiec zasade działania wystarczy spojżeć na niemiecką latającą bombe V-1 i zobaczyć sposób w jaki ona startuje. Ze słoika silnika pulsacyjnego zrobić się nie da, co najwyżej rakietowy Wielki szacun dla autora projektu, oby więcej takich i lepszych konstrukcji. #48 03 Sep 2007 15:56 Level 35 #48 03 Sep 2007 15:56 marcino2000 wrote: ....zeby zrozumiec zasade działania wystarczy spojżeć na niemiecką latającą bombe V-1 i zobaczyć sposób w jaki ona startuje..... To niestety za mało . Trzeba przyjrzeć się konstrukcji tego silnika . I dopiero wtedy wszystko staje się proste . I wtedy okazuje się dlaczego informacja o odpaleniu tego cuda w pokoju to bzdura . #49 03 Sep 2007 16:05 forestx forestx Meritorious for the #50 03 Sep 2007 16:29 Jumb Jumb Level 11 #50 03 Sep 2007 16:29 przechodziłem już przez ten problem dobre kilka lat temu i znam to co zaprezentowałeś, kiedyś zbudowałem działający silnik jaki pokazałeś pod drugim linkiem, co wcale nie było łatwe, najtrudniej było zrobić zawory, też muszą być z blachy żaroodpornej, niestety miałem zwykłą stal sprężynową co było powodem krótkiej żywotności silnika. Chcesz materiały to PW. Teraz dorzucę ci trzeci link: może praktycznego zastosowania to nie ma, ale to jest chyba najprostszy silnik pulsacyjny jaki można zbudować w domu (uważać na oczy, słoik lubi pęknąć pod wpływem temperatury). Tym razem EOT! #51 03 Sep 2007 18:13 User removed account User removed account User removed account #51 03 Sep 2007 18:13 Siemka Czy możecie wysłać projekt jak takie coś zrobić jaki materiał trzeba mieć i skąd go zdobyć na paru filmikach widziałem ze to jest zasilane jakimś paliwem czy możecie napisać jakim ponieważ wy piszecie ze to jest gaz a to jest jakaś ciecz ponieważ jest to w kanistrze. Dodano po 6 [minuty]: czy to nie jest przypadkiem paliwo do modelarskich samolocików Dodano po 41 [sekundy]: #52 03 Sep 2007 18:48 owner1 owner1 Level 15 #52 03 Sep 2007 18:48 fabian94 wrote: Siemka Czy możecie wysłać projekt jak takie coś zrobić jaki materiał trzeba mieć i skąd go zdobyć na paru filmikach widziałem ze to jest zasilane jakimś paliwem czy możecie napisać jakim ponieważ wy piszecie ze to jest gaz a to jest jakaś ciecz ponieważ jest to w kanistrze. Dodano po 6 [minuty]: czy to nie jest przypadkiem paliwo do modelarskich samolocików Dodano po 41 [sekundy]: To na czym to ma chodzic decydujesz ty. Prostszym rozwiazaniem jest zasilanie gazem bo odpada ci pompa paliwowa i cala reszta zwiazana z cieczą. Ja zrobilem zasilanie gazem lecz juz widze ze wiele sie z gazu nie wyciagnie, ale na poczatek wystarczy. Pozdrawiam. #53 03 Sep 2007 18:54 mariuz mariuz Level 31 #53 03 Sep 2007 18:54 A tu macie modelarski silnik odrzutowy(taki, który większość uważa za jedyny odrzutowy) #54 03 Sep 2007 19:16 marekdrobin marekdrobin Level 13 #54 03 Sep 2007 19:16 Nawet nawet tylko szkoda że jest to tylko pokaz a nie jest wmontowane w rzeczywiste urządzenie jeżdżące czy coś napędzające #55 03 Sep 2007 19:28 User removed account User removed account User removed account #56 03 Sep 2007 20:10 owner1 owner1 Level 15 #56 03 Sep 2007 20:10 fabian94 wrote: Zasada dzialania identyczna jak w moim projekcie. Pozdro #57 03 Sep 2007 21:05 marcino2000 marcino2000 Level 24 #57 03 Sep 2007 21:05 Dokładnie Tomku W. masz całkowitą racje. Żeby coś mogło normalnie pracować na takim silniku niestety trzeba mu nadać jakąś określoną prędkość początkową (w wypadku V1 była to wyrzutnia) inaczej silnik będzie sobie tylko "fufał" i nic poza tym. To co jeden z forumowiczów zdziałał ze słoika to zapewne był jakiś silnik rakietowy. #58 03 Sep 2007 21:23 owner1 owner1 Level 15 #58 03 Sep 2007 21:23 DjExit wrote: mam pytanie. Jak się odpala taki silnik? Trzeba najpierw rozkręcić turbinę jeśli dobrze rozumiem. Widzę na jednym z filmików że robią to odkurzaczem? no mozna odkurzaczem ale lepsza jest dmuchawa do lisci lub sprezarka. Sekwencja odpalania silnika wyglada nastepujaco: 1. zał cisnienie oleju 2. zał. iskre w komorze spalania. 3. wymuszamy przeplyw powietrza w komorze spalania poprzez dmuchanie w łopatki sprezarki. 3. dodajemy gazu lub innego paliwa. Po czym nastepuje zaplon i silnik sie rozkreca. Pozdro #59 03 Sep 2007 23:44 BogdanT BogdanT Level 16 #59 03 Sep 2007 23:44 Marcino2000 wyrzutnia nie służy do wyrzucania, tylko do utrzymywania i ewentualnie prowadzenia startującej rakiety. Napęd rakiety pochodzi wyłącznie od jej własnego silnika. No chyba, że mówimy o rakietach startujących z zanurzonej łodzi podwodnej, albo o torpedzie. Normalnie, wyrzutnia nie wyrzuca rakiety. A ten słoik, to byl silnik odrzutowy, a nie rakietowy. #60 04 Sep 2007 00:13 robig robig Level 21 #60 04 Sep 2007 00:13 owner1, konstrukcje lotnicze PWr to była moja działka... 300 tys. obr/min, ok, skoro czytałeś pozdrawiam Follow us on

jak działa silnik odrzutowy animacja