موتور پراپ‌فن (Propfan)

موتور  پراپ‌فن (propfan) یا روتور باز (open rotor) یک نوع موتور هواپیما است که در مفهوم هم توربوپراپ و هم توربو فن است، اما با هر دو تفاوت دارد. در این موتور از یک طرف عملکرد مطلوب توربوفن، با صرفه‌ی اقتصاد سوخت توربوپراپ است. پراپ‌فن به طور معمول با تعداد زیادی از تیغه های کوتاه و تاب‌دار طراحی شده است که شبیه به پره‌ی کمپرسور بیرونی توربوفن یا خود فن است.

 

آژانس ایمنی هوایی اروپا (EASA) پراپ‌فن را “یک موتور توربینی که پره‌های آن برعکس هم می‌چرخند و داخل یک محفظه قرار نگرفته‌اند” تعریف می کند. این موتور از یک توربین گاز برای چرخاندن پروانه‌ها خلاف جهت هم استافده می‌کند. این مکانیزم اگرچه بسیار شبیه توربوپراپ است، اما طراحی پروانه‌ی آن تخصصی‌تر است به گونه‌ای که با ترکیب جدید موتور هماهنگی بیش‌تری داشته باشد.

فنون متحد (united technologies) آن را به عنوان “موتوری با قطر کوچک، قابلیت بارگذاری بالا و دارای چند ردیف پره با زاویه‌ی گام متغیّر تعریف می‌کند که ایرفویل‌های نازک و پیشرفته‌ای دارد. این موتور مجهز به یک ورودی هوا جهت محدود کردن جریان از طریق تیغه ها کاهش می دهد، بنابراین تلفات انرژی آن نسبت به موتور ملخی معمولی کمتر و عملکرد آن بیش‌تر می‌شود.

محدودیت‌ها

محدودیت سرعت نوک تیغه پروانه

توربوپراپ ها دارای سرعت مطلوب کمتر از ۴۵۰ مایل در ساعت (۷۰۰ کیلومتر در ساعت) هستند. دلیل این امر کاهش راندمان موتورهای ملخی در سرعت‌های بالاتر بر اثر درگ موجی است که در سرعت‌های کمتر از سرعت صوت به وقوع می‌پیوندد. این شکل از درگ که می‌تواند مانند شوک به هواپیما وارد شود، ناشی از سرعت مافوق‌صوت نوک پره است. زیرا در صورت افزایش سرعت چرخش پره، این امکان وجود دارد که سرعت نوک پره از سرعت صوت بیش‌تر شود.

موثرترین راه برای مقابله با این مشکل (تا حدودی) این است که با اضافه کردن تیغه های بیشتر به پروانه، توان بیش‌تری از آن در سرعت‌های پایین‌تر گرفته شود. به همین دلیل است که بسیاری از جنگنده‌های جنگ جهانی دوم در ایتدای جنگ پروانه‌های دو یا سه تیغه داشتند و تا پایان جنگ استفاده از پنج تیغه مرسوم شد. در بعضی موارد، موتورها ارتقا یافت تا قابلیت نصب پروانه های جدید برای تبدیل این قدرت مهیا شود. نکته اصلی این رویکرد این است که اضافه کردن تیغه باعث می شود که ۱) نیروی درگ اضافی به هواپیما تحمیل شودو ۲) هزینه‌های نگهداری هواپیما افزایش یافته و بالانس آن سخت‌تر شود. اما حتی با این نوع اقدامات در برخی موارد، در سرعت‌های بالا هواپیما همراه با سرعت چرخشی پروانه یک بار دیگر موجب بروز مشکلات درگ موجی می شود. برای اکثر هواپیماهای ملخی این سرعت در حدود ۴۵۰ مایل در ساعت (۷۰۰ کیلومتر در ساعت) رخ خواهد داد.

یکی از روش‌های مقابله با اثر درگ موجی ایجاد یک انحنا در قسمت نوک پره است. امروزه، تقریبا تمام هواپیما هایی که برای پرواز بسیار بالاتری از ۴۵۰ مایل در ساعت (۷۰۰ کیلومتر در ساعت) استفاده می کنند، از این انحنای کوچک استفاده می کنند. شکل زیر این انحنا را نشان می‌دهد.

انحنای پره‌ی موتور ملخی

سوخت جت هوا سوخت

هواپیماهای جت سریعتر از هواپیماهای ملخی پرواز می کنند. با این حال، آنها از سوخت بیشتری استفاده می کنند، به طوری که برای مصرف سوخت مشابه، استفاده از موتور ملخی مقرون به صرفه‌تر است. بنابراین، با در نظر گرفتن عامل بهای سوخت، طراحان موتور همواره به دنبال راه‌های کاهش مصرف آن بوده‌اند.

موتور پراپ‌فن برای کاهش ۳۵ درصدی مصرف سوخت در هواپیماهای جت ادعا شده بود. این موتور عملاً نیز در آزمایش ها بر روی یک داگلاس DC-9 اصلاح شده، ۳۰ درصد کاهش مصرف سوخت را نشان داد. امّا این کاهش مصرف سوخت به بهای افزایش صدای موتور بود، آن هم در دوره‌ای که تقاضای صنعت هوایی به سمت موتورهای کم سر و صداتر پیش می‌رفت.

پست های مشابه

خواص روان کننده برای گیربکس
انواع پمپ های جابجایی مثبت رفت و برگشتی : پمپ دیافراگمی
انواع پمپ های جابجایی مثبت رفت و برگشتی : پمپ پیستونی
پمپ جابجایی مثبت رفت و برگشتی
طبقه بندی انواع پمپ های هیدرولیکی

یک نظر ارسال کنید

error: Content is protected !!