En jetmotor är en typ av reaktionsmotor som släpper ut en snabbrörlig jet som genererar dragkraft genom jetframdrivning. Även om denna breda definition kan inkludera raket-, vattenjet- och hybridframdrivning, hänvisar termen jetmotor vanligtvis till en förbränningsluftandande jetmotor såsom en turbojet, turbofan, ramjet eller pulsjet. I allmänhet är jetmotorer förbränningsmotorer.
Luftandande jetmotorer har vanligtvis en roterande luftkompressor som drivs av en turbin, med den överblivna kraften som ger dragkraft genom framdrivningsmunstycket. Denna process kallas Braytons termodynamiska cykel.
Jetflygplan använder sådana motorer för långdistansresor. Tidiga jetflygplan använde turbojetmotorer som var relativt ineffektiva för subsonisk flygning. De flesta moderna subsoniska jetflygplan använder mer komplexa turbofläktmotorer med hög bypass.
De ger högre hastighet och högre bränsleeffektivitet än kolv- och propellerflygmotorer över långa avstånd. Några luftandande motorer gjorda för höghastighetsapplikationer (ramjets och scramjets) använder rameffekten av fordonets hastighet istället för en mekanisk kompressor.
Jetmotorer för flygplanet framåt med en stor kraft som produceras av en enorm dragkraft och gör att planet flyger väldigt snabbt.
Alla jetmotorer, som även kallas gasturbiner, fungerar enligt samma princip. Motorn suger in luft framtill med en fläkt. En kompressor höjer lufttrycket. Kompressorn är gjord med många blad fästa på en axel.
Bladen snurrar i hög hastighet och komprimerar eller pressar luften. Den komprimerade luften sprutas sedan med bränsle och en elektrisk gnista tänder blandningen. De brinnande gaserna expanderar och blåser ut genom munstycket, på baksidan av motorn.
När gasstrålarna skjuter bakåt skjuts motorn och flygplanet framåt. När den varma luften går till munstycket, passerar den genom en annan grupp blad som kallas turbinen. Turbinen är fäst på samma axel som kompressorn. Att snurra turbinen får kompressorn att snurra.
Bilden nedan visar hur luften strömmar genom motorn. Luften går genom motorns kärna såväl som runt kärnan. Detta gör att en del av luften blir väldigt varm och en del svalare. Den kallare luften blandas sedan med den varma luften vid motorns utgångsområde.
Drivkraft är den framåtriktade kraften som driver motorn och därför flygplanet framåt. Sir Isaac Newton upptäckte att för "varje handling finns det en lika och motsatt reaktion." En motor använder denna princip.
Motorn tar in en stor volym luft. Luften värms upp och komprimeras och saktas ner. Luften tvingas genom många snurrande blad. Genom att blanda denna luft med flygbränsle kan luftens temperatur bli så hög som tre tusen grader.
Luftens kraft används för att vända turbinen. Slutligen, när luften lämnar, trycker den bakåt ut ur motorn. Detta gör att planet rör sig framåt.
Fläkten är den första komponenten i en turbofläkt. Den stora snurrande fläkten suger in stora mängder luft. De flesta fläktbladen är gjorda av titan. Den påskyndar sedan luften och delar den i två delar. En del fortsätter genom "kärnan" eller mitten av motorn, där den påverkas av de andra motorkomponenterna.
Den andra delen "förbikopplar" motorns kärna. Den går genom en kanal som omger kärnan till baksidan av motorn där den producerar mycket av kraften som driver flygplanet framåt. Denna svalare luft hjälper till att tysta motorn och ger motorn dragkraft.
Kompressorn är den första komponenten i motorns kärna. Kompressorn är uppbyggd av fläktar med många blad och är fäst vid en axel. Kompressorn pressar luften som kommer in i den gradvis mindre områden, vilket resulterar i en ökning av lufttrycket.
Detta resulterar i en ökning av luftens energipotential. Den klämda luften tvingas in i förbränningskammaren.
I brännkammaren blandas luften med bränsle och antänds sedan. Det finns så många som 20 munstycken för att spruta bränsle i luftströmmen. Blandningen av luft och bränsle tar eld. Detta ger ett luftflöde med hög temperatur och hög energi.
Bränslet brinner med syret i den komprimerade luften och producerar heta expanderande gaser. Insidan av brännaren är ofta gjord av keramiska material för att ge en värmebeständig kammare. Värmen kan nå 2700°.
Det högenergiluftflöde som kommer ut ur förbrännaren går in i turbinen, vilket får turbinbladen att rotera. Turbinerna är förbundna med en axel för att vrida bladen i kompressorn och för att snurra insugsfläkten framtill.
Denna rotation tar lite energi från det högenergiflöde som används för att driva fläkten och kompressorn. Gaserna som produceras i förbränningskammaren rör sig genom turbinen och snurrar dess blad. Jetturbinerna snurrar runt tusentals gånger. De är fixerade på axlar som har flera uppsättningar kullager mellan sig.
Munstycket är motorns avgaskanal. Detta är motordelen som faktiskt producerar dragkraften för planet. Det energifattiga luftflödet som passerade turbinen, utöver den kallare luften som passerade motorkärnan, producerar en kraft när den lämnar munstycket som verkar för att driva motorn, och därmed flygplanet, framåt.
Kombinationen av varm luft och kall luft stöts ut och ger ett utblås, vilket orsakar en framdrivning. Munstycket kan föregås av en blandare, som kombinerar den högtemperaturluft som kommer från motorkärnan med den lågtemperaturluft som förbipassades i fläkten. Mixern hjälper till att göra motorn tystare.
De 5 huvudtyperna av jetmotorer för flygplan
Grundidén med turbojetmotorn är enkel. Luft som tas in från en öppning framför motorn komprimeras till 3 till 12 gånger dess ursprungliga tryck i kompressorn. Bränsle tillsätts luften och bränns i en förbränningskammare för att höja temperaturen på vätskeblandningen från cirka 1 100 °F till 1 300 °F. Den resulterande heta luften passerar genom en turbin som driver kompressorn.
Om turbinen och kompressorn är effektiva kommer trycket vid turbinutloppet att vara nära två gånger atmosfärstrycket, och detta övertryck skickas till munstycket för att producera en gasström med hög hastighet som producerar en dragkraft. Betydande ökningar av dragkraften kan uppnås genom att använda en efterbrännare.
Det är en andra förbränningskammare placerad efter turbinen och före munstycket. Efterbrännaren ökar temperaturen på gasen framför munstycket. Resultatet av denna temperaturökning är en ökning av dragkraften med cirka 40 procent vid start och en mycket större andel vid höga hastigheter när planet väl är i luften.
Turbojetmotorn är en reaktionsmotor. I en reaktionsmotor trycker expanderande gaser hårt mot motorns framsida. Turbojeten suger in luft och komprimerar eller klämmer ihop den. Gaserna strömmar genom turbinen och får den att snurra. Dessa gaser studsar tillbaka och skjuter ut från den bakre delen av avgasröret och skjuter planet framåt.
En turbopropmotor är en jetmotor kopplad till en propeller. Turbinen på baksidan vrids av de heta gaserna, och denna förvandlas till en axel som driver propellern. Vissa små flygplan och transportflygplan drivs av turboprops.
Precis som turbojetmotorn består turbopropmotorn av en kompressor, förbränningskammare och turbin, luft- och gastrycket används för att driva turbinen, som sedan skapar kraften för att driva kompressorn.
Jämfört med en turbojetmotor har turbopropellen bättre framdrivningseffektivitet vid flyghastigheter under cirka 500 miles per timme. Moderna turbopropmotorer är utrustade med propellrar som har en mindre diameter men ett större antal blad för effektiv drift vid mycket högre flyghastigheter.
För att tillgodose de högre flyghastigheterna, är bladen scimitarformade med bakåtsvepta framkanter vid bladspetsarna. Motorer med sådana propellrar kallas propfans.
En turbofläktmotor har en stor fläkt framtill som suger in luft. Det mesta av luftflödet runt utsidan av motorn, vilket gör den tystare och ger mer dragkraft vid låga hastigheter. De flesta av dagens flygplan drivs av turbofläktar.
I en turbojet passerar all luft som kommer in i intaget genom gasgeneratorn, som består av kompressorn, förbränningskammaren och turbinen. I en turbofläktmotor går bara en del av den inkommande luften in i förbränningskammaren.
Resten passerar genom en fläkt eller lågtryckskompressor och sprutas ut direkt som en "kall" stråle eller blandas med gasgeneratorns avgaser för att producera en "het" stråle. Syftet med denna typ av bypass-system är att öka dragkraften utan att öka bränsleförbrukningen.
Den uppnår detta genom att öka det totala luftmassaflödet och minska hastigheten inom samma totala energiförsörjning.
Detta är en annan form av gasturbinmotorn som fungerar ungefär som ett turbopropsystem. Den driver ingen propeller. Istället ger den kraft till en helikopterrotor. Turboaxelmotorn är konstruerad så att hastigheten på helikopterrotorn är oberoende av gasgeneratorns rotationshastighet.
Detta gör att rotorhastigheten kan hållas konstant även när generatorns varvtal varieras för att modulera mängden producerad effekt.
Den enklaste jetmotorn har inga rörliga delar. Hastigheten på jetplanet "rammar" eller tvingar in luft i motorn. Det är i huvudsak en turbojet där roterande maskineri har utelämnats. Dess tillämpning begränsas av det faktum att dess kompressionsförhållande helt beror på överföringshastigheten.
Ramjeten utvecklar ingen statisk dragkraft och mycket liten dragkraft i allmänhet under ljudhastigheten. Som en konsekvens kräver ett ramjetfordon någon form av assisterad start, till exempel ett annat flygplan. Den har använts främst i styrda missilsystem. Rymdfordon använder den här typen av jetplan.
