Turbojet tegen Turbofan
Een turbojet is een luchtademende gasturbinemotor die tijdens de operatie een interne verbrandingscyclus uitvoert. Het behoort ook tot het type reactiemotor van de voortstuwingsmotoren van het vliegtuig. Sir Frank Whittle uit het Verenigd Koninkrijk en Hans von Ohain uit Duitsland ontwikkelden onafhankelijk het praktische motorenconcept tijdens de late jaren 1930, maar pas na de Tweede Wereldoorlog werd de straalmotor een veel gebruikte voortstuwingsmethode..
Een turbojet heeft verschillende nadelen in prestaties bij subsonische snelheden, zoals efficiëntie en ruis; daarom werden geavanceerde varianten gebouwd op basis van de turbojetmotoren om die problemen te minimaliseren. Turbofans werden al in de jaren veertig ontwikkeld, maar werden niet gebruikt vanwege minder efficiëntie tot 1960 toen Rolls-Royce RB.80 Conway de eerste turbofanmotor voor de productie werd.
Meer over Turbojet Engine
Koude lucht die door de inlaat binnendringt, wordt in de opeenvolgende stadia van een axiale doorstroomcompressor tot hoge druk gecomprimeerd. In een common-jetmotor ondergaat de luchtstroming verschillende compressiestappen en in elke fase verhoogt de druk naar een hoger niveau. Moderne turbojetmotoren kunnen drukverhoudingen tot 20: 1 produceren door geavanceerde compressortrappen die zijn ontworpen met aerodynamische verbeteringen en variabele compressorgeometrie om optimale compressie in elke fase te produceren.
Het onder druk zetten van de lucht verhoogt ook de temperatuur en vormt bij vermenging met de brandstof een brandbaar gasmengsel. Verbranding van dit gas verhoogt de druk en temperatuur tot een zeer hoog niveau (1200 oC en 1000 kPa) en het gas duwt door de bladen van de turbine. In het turbinegedeelte oefent gas kracht uit op de turbinebladen en roteert de turbine-as; in een common-jetmotor drijft dit aswerk de compressor van de motor aan.
Vervolgens wordt het gas door een mondstuk geleid en dit produceert een grote hoeveelheid stuwkracht, die kan worden gebruikt om een vliegtuig van stroom te voorzien. Bij de uitlaat kan de snelheid van het gas ruim boven de geluidssnelheid liggen. De werking van de Jet-motor is idealiter gemodelleerd door de Brayton-cyclus.
De turbojets zijn inefficiënt bij lage snelheidsvluchten en de optimale prestaties liggen voorbij Mach 2. Een ander nadeel van de turbojets is dat de turbojets extreem veel ruis veroorzaken. Ze worden echter nog steeds gebruikt in de middellange afstand kruisraketten vanwege de eenvoud van productie en lage snelheid.
Meer over Turbofan Engine
Turbofan-motor is een geavanceerde versie van de turbojetmotor, waarbij het schachtwerk wordt gebruikt om een ventilator aan te drijven om grote hoeveelheden lucht in te ademen, te comprimeren en direct door de uitlaat te leiden, om stuwkracht te genereren. Een deel van de luchtinlaat wordt gebruikt om de straalmotor in de kern aan te drijven, terwijl het andere deel afzonderlijk door een reeks compressoren wordt geleid en door het mondstuk wordt geleid zonder verbranding te ondergaan. Vanwege dit ingenieuze mechanisme zijn de turbofan-motoren minder lawaaierig en leveren ze meer stuwkracht.
High Bypass Engine
De bypass-verhouding van lucht wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de massastroomsnelheden van lucht getrokken door een ventilatorschijf die de motorkern passeert zonder dat er verbranding plaatsvindt, tot het massadebiet dat door de motorkern gaat die bij verbranding betrokken is, om mechanische te produceren energie om de ventilator aan te drijven en stuwkracht te produceren. Bij een ontwerp met een hoge bypass is het grootste deel van de stuwkracht ontwikkeld vanuit de bypass-stroom en bij de lage bypass komt dit van de stroming door de motorkern. Hoge bypass-motoren worden meestal gebruikt voor commerciële toepassingen vanwege hun minder lawaai en brandstofefficiëntie, en lage bypass-motoren worden gebruikt waar hogere vermogens / gewichtsverhoudingen vereist zijn, zoals militaire jagers.
Wat is het verschil tussen Turbojet- en Turbofan-motoren?
• Turbojets waren de eerste gasinerturbine met luchtademhaling voor de vliegtuigen, terwijl turbofan een geavanceerde variant is van een turbostraalmotor die een straalmotor gebruikt om een ventilator aan te drijven om stuwkracht te genereren (turbofan heeft een gasturbine als kern).
• Turbojets zijn efficiënt bij hogere snelheden (supersonisch) en produceren een grote ruis, terwijl turbofans zowel bij subsonische snelheden als bij transsone snelheden efficiënt zijn en minder ruis produceren.
• Turbojets worden momenteel gebruikt in specifieke militaire toepassingen, maar turbofan blijft de meest geprefereerde keuze voor voortstuwing voor zowel militaire als commerciële vliegtuigen.
• In turbojet wordt stuwkracht uitsluitend gegenereerd door de uitlaat van de gasturbine, terwijl in turbofanmotoren een deel van de stuwkracht wordt gegenereerd door de bypass-stroom.
Diagram Bron:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Jet_engine.svg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Turbofan_operation_lbp.svg