A turbinás motor egy forgó termodinamikai gép, amely a belső égésű motorok családjába tartozik .
A turbótengelyes motort nem szabad összetéveszteni egy turbómotorral, amely egy turbófeltöltővel feltöltött dugattyús motor .
A szerepe egy gázturbinás hajtómű, hogy mechanikai energiát előállító formájában a forgatás egy tengely , közvetlenül a kinetikus energia a gázok elégetése útján előállított egy szénhidrogén ( fűtőolaj , üzemanyag- gáz , stb. ), Amelyek alávetni tágulás egy turbinában . A oxidálószer , leggyakrabban környezeti levegő, általában sűrített mielőtt a égéstérbe , rotációs kompresszort hajtja ugyanazon a tengelyen, mint a turbina. Ez utóbbi lehet axiális típusú , a kompresszorok több fokozata van egymás után elrendezve egy nagy átmérőjű , vagy centrifugális tengelyen, és a sűrített levegőt kiszorítja a végeiből.
A "turbinamotor" kifejezés a fő család megnevezését jelenti, amely magában foglalja az összes ezen alapelv szerint működő rendszert: rotorfokozatok a kompresszióhoz, égéstér, majd gázbővítés a turbinafázisokban, a kipufogógáznál. A következők ebből a családból származnak: gázturbinák , turbógépek , turbopropellátoros motorok , túlnyomásos levegős turbogenerátorok stb.
Nem minden turbinás motor gázturbina , de a gázturbinák ebbe a nagy családba tartoznak. Csak akkor beszélünk „gázturbináról” , ha „ kettős tengelyű ” típusú . Kétféle turbinamotort írnak le: „szabad turbina ” turbótengely-motorok és „kapcsolt turbinás ” turbótengely-motorok .
A turbinás motor használata pontosan meghatározza, hogy milyen típusú: turbóhajtású motor, turbopropellér stb.
A gázturbina a turbinás motor alapelvén működik. Mindenekelőtt arra törekszünk, hogy a mozgó alkatrészeket hajtó tengely gyorsan elforduljon, meglehetősen nagy nyomatékkal. Az ezekhez a motorokhoz kapcsolódó szerelvények nagyon változatosak: helikopter lapátok, elektromos generátor, hajtóművek stb. A legtöbb energia átadódik az erőátviteli tengely (mi is beszélünk teljesítmény felszállás , vagy teljesítmény felszállás ). Ennek az energiának csak kis hányadát használja fel maga a motor. Mivel a kipufogógáz szétnyíló része nyitva van, a gázkeverék elégetéséből alig van tolóerő. A gázturbina teljesítményét elsősorban wattban vagy lóerőben mérik .
A turbómotor főként a nagy gáztömeg hirtelen gyorsulására támaszkodik a tolóerő létrehozásához. Ebből a célból az égésgázokat elvezető divergenseket meghúzzák annak érdekében, hogy gyorsítsák az égési gázok tömegét. A kompressziós szakaszok forgatására fordított energiarész csak kicsi ahhoz képest, ami a kimeneten eloszlik. Ezeknek a gépeknek a teljesítményét általában kiló tolóerőben (kgp) fejezik ki, mivel ezeknek a motoroknak a legfontosabb jellemzője a tolóerejük.
A turbopropeller- motor nagyon hasonlít a gázturbináéhoz, azzal a különbséggel, hogy az erők továbbítása egy hajtócsavarra történik, amely a motorral azonos tengelyben van elhelyezve, ellentétben egy helikopteres gázturbinával, amelynek forgásaival az irányát megváltoztatja egy fő átviteli doboz (MGB). Az egyetlen hajtóerőt a propeller meghajtásának forgásba állításával lehet elérni. A működésükkel, turbólégcsavaros motorok nagyon hasonlít a légcsavaros hajtóművek kereskedelmi repülőgépek, mert az utóbbi, a legtöbb tolóerő termelt kapjuk a ventilátor, általában legfeljebb 3 / 4 . Leegyszerűsítve: úgy lehetne leírni, hogy a turbopropellátoros motor szinte turboventilátor, anélkül, hogy a ventilátora körül lenne fedélzet , azzal a különbséggel, hogy utóbbin az égési gázok mintegy 30% -kal vesznek részt az egész tolóerejének előállításában.
Ez a rendszer lehetővé teszi nagy mennyiségű nyomás alatt álló levegő létrehozását, például ipari célokra. Általában a levegőt a motor első kompresszor-fázisaiból veszik.
A helikopterek gázturbinákat használnak, de a "turbinás motor " kifejezés is nagyon gyakran felmerül. Ezenkívül a motorokat főleg a „GTM” betűszóval jelölik , amely a „TurboMotor Group” rövidítést jelenti .
Szabad turbinás motorok, például a francia Dauphin helikoptert felszerelő két Turbomeca Arriel esetében a nagynyomású turbina hajtja a motor kompresszorát, míg egy második turbinát, az úgynevezett "alacsony nyomást" , egy sebességváltóhoz csatlakoztatnak. Redukció, más néven Fő sebességváltó doboz (BTP), amely megfelelő sebességre csökkenti a szerelvény forgási sebességét, mielőtt erőit átadná a helikopter fő rotorjának ( 380 fordulat / perc például „ Gazelle helikopter” esetében ). Ezekről a motorokról azt mondják, hogy „kettős tengelyűek” .
Összekapcsolt turbinákkal rendelkező turbinás motorok esetében, mint például a Gazelle helikoptert felszerelő Astazou , az összes kompresszor vagy turbina fokozat egyetlen tengelyhez van rögzítve. Ezeket a motorokat "egy tengely" -nek hívják . A teljes motorszerelvény tengelye szerint közvetlenül kapcsolódik a fő sebességváltóhoz.
Az első elrendezés, bár bonyolultabb, jobb részleges és változó terhelés mellett történő működést tesz lehetővé, ami általában a helikopterek meghajtására szánt motorok esetében van. Ezen okok miatt a legtöbb jelenlegi eszköz már nincs felszerelve kéttengelyes gázturbinákkal. Mindenesetre az előállított energia szinte teljes egészét az erőátviteli tengelyek használják fel, és egy apró részét csak néhány newton gáztömítés formájában szétszórják. A megtermelt energia ezen jelentéktelen hányadát könnyen ellensúlyozza a helikopter kialakítása és súlycentrálása.
Helytelen lenne azt gondolni, hogy ezt a gyenge tolóerőt ellensúlyozza a széttartó rész orientációja, mivel a forró gázok kiürítése főként katonai helikoptereken a fő rotor felé irányul, így a fő rotor által generált levegő keveredése forró gázhígítási jelenség. Ez a trükk lehetővé teszi a helikopter által előidézett „hőhúzás” csökkentését, ezért csökkenti annak kockázatát, hogy azt egy infravörös irányítású föld-levegő rakéta megsemmisíti .
Más néven „APU” , az segédhajtómû , segédhajtóműveket (GAP) kis gázturbinák, amelyek célja, hogy energiát a légi jármű fedélzetén (repülő vagy mások), beleértve a motor. Ki van kapcsolva. Ez az energia lényegében elektromos, de érinti a hidraulikus nyomást, a nyomás alatt álló levegő áramköröket, a fedélzeten lévő légkondicionálást stb.
Általánosságban az APU-k lehetővé teszik az összes szükséges energia megszerzését anélkül, hogy szükségszerűen be kellene indítani a készülék fő motorjait (amelyekhez a generátorok csatlakoznak), amelyek működése költséges karbantartást igényel, és amelyek alapjáraton is alacsony a fogyasztása. a tőlük elvárt munka szempontjából fontos. Repülőgépen történő használat esetén, ha ezeknek a gépeknek a működése normális, amikor a repülőgép a földön van, akkor várhatóan az is, hogy motorhiba esetén gyorsan elinduljanak repülés közben, annak érdekében, hogy energiát szolgáltat a repülőgép számára, még akkor is, ha megfosztják a fő forrásától.
A motor beindítása során, ha a repülőgép nincs csatlakoztatva egy parkoló egységhez (egy nagy generátorral szerelt pótkocsi ), akkor a repülőgépnek először be kell indítania APU-ját, hogy energiát tudjon szerezni. a reaktorokat. Valójában a készülék elemei általában túl gyengék ahhoz, hogy ezt a szerepet betöltsék.
Sok hajó, főként hadviselés alatt álló hajó, különösen turbinás motorokat használ meghajtására. Valójában a turbinás motor tömeg / teljesítmény-aránya különösen előnyös egy hajó számára, mert kevés helyet foglal el, és jelentős energiát képes előállítani. Másrészt ezeknek a motoroknak a fogyasztása olyan fontos, hogy az indítást csak akkor hajtják végre, amikor valóban szükség van rá, általában akkor, amikor a hajónak "sebességet kell kitörnie " az ellenség elől való meneküléshez vagy egy területre való eljutáshoz. műveletek gyors végrehajtása.
Számos francia fregatt van felszerelve vele, például az Aquitaine osztályé . Néhány nagyon könnyű és 100 csomót is meghaladó versenyhajó egy vagy akár két gázturbinával is fel van szerelve.
Sok erőmű gázturbinákat alkalmaz, amelyek a kívánt áramot előállító hatalmas generátorokhoz vannak csatlakoztatva. Ezért gyakran beszélünk „turbogenerátorokról” vagy „turbóalternátorokról” , utóbbiak gyakran földgázzal látják el . Abban az esetben, a gáz vagy olajvezetékek , ezek a gázturbinák vezetni szivattyúk vagy kompresszorok. Az ilyen gépek iránti érdeklődés az ilyen típusú ipar iránt a tervezés és a karbantartás viszonylagos egyszerűségéből fakad, miközben üzembe helyezésük nagyon gyors, különösen az atomerőművek , a szél- vagy a vízerőművekéhez képest, amelyek építésének időtartama és a termelékenység megszerzése a kapacitás rendkívül hosszú (legalább néhány hónap).
Állandó működési sebességük és nagyobb terhelésük miatt az összekapcsolt turbinás turbinák különösen jól alkalmazhatók az elektromos áram előállítására, míg az olaj- és gázvezetékeket gyakrabban társítják a szabad turbinás motorokhoz, mivel gyakran számos változásnak vannak kitéve az üzemi rendszerekben.
Az 1960-as években néhány ritka, főleg amerikai gépkocsit gázturbinákkal szereltek fel. A motorversenyzésre ( Howmet TX ) vagy egyszerűen csak az új technológiák ( Chrysler Turbine Car , Fiat Turbina ...) kísérletezésére szánt autók általában megbízhatónak bizonyultak, miközben rendkívül mohók és néha szeszélyesek.
Az ötlet nem tartott sokáig, a turbinák technológiája sokkal bonyolultabb volt, mint a hagyományos dugattyús motoroké, és a járművek esztétikája, valamint a keletkező zaj és a vezetésük nehézségei végleg lemondtak arról, hogy ez a meghajtási mód. Ezeknek a motoroknak meglepő jellemzője az volt, hogy szinte bármit képesek égni, amennyiben éghetőek voltak: benzin, dízel, növényi olaj, fűtőolaj, alkohol, sőt a Chanel N o 5 is . Másrészt abban a nagy hibában volt részük, hogy nem támogatták az üzemanyagtöltő állomás benzinjét, mert az abban lévő ólom gyorsan megrongálta a motort az égés során keletkezett lerakódások miatt.
Manapság csak néhány rendkívül ritka mutassa meg az autókatturbótengelyes motorokkal vannak felszerelve. Ezek a személygépkocsik vagy teherautók általában hangolókonferenciákon vagy a nekik szentelt egyes pályanapokon lépnek felfut (húzóversenyek).
A Thrust SSC , két sugárhajtású Rolls-Royce Spey , tartja a világrekordot a sebesség a Földön: Mach 1.02-es vagy 1206 km / h .
A traktorhúzás olyan sportág, amely magában foglalja a pótkocsi tömegének lehető legnagyobb mértékű vontatását. A használt, erősen átalakított traktorok általában dugattyús motorokat, de néha gázturbinákat is alkalmaznak.
Ebben a környezetben nagyon népszerű turbina a Rolls-Royce Gnome (T58), amely néhány versenyhajóban ( motorcsónakban ) is megtalálható .
Néhány méretarányos modell, általában nagyon drága, kis reaktorokkal vagy gázturbinával működik. Ezek repülőgépek, valamint helikopterek vagy csónakok modelljei. Ezeknek a gépeknek általában meglehetősen korlátozott az autonómiája, a motorok nagy fogyasztása és a tartályok kis mérete miatt.
Az 1967-es STP Oil Treatment Special gázturbinás versenyautó az Indianapolis 500 Motor Speedway Hall of Fame csarnokában látható .
Szakaszban látható DeHavilland Goblin reaktor. Számos modellmotor kicsinyített másolata ennek a régi, alap motorkonstrukciónak.
Átlátszó kilátás egy Turbomeca Arriel turbinás motorra , amelyek közül kettő a francia Sud-Aviation SA365 Dauphin helikopterre van felszerelve .
Ez a húzó négy gázturbinával van felszerelve. A traktorhúzó bajnokság néhány résztvevőjének gépe több mint 12 000 LE .