توربوفن های بای پس پایین در مقایسه با توربوفن های بای پس بالا در سرعت های بالاتر کارایی بیشتری دارند. اندازه کوچکتر توربوفن های بای پس پایین به این معنی است که هواپیما را می توان با "دفن کردن" موتورها در بدنه هواپیما مخفی تر کرد، که در مورد توربوفن های بای پس بالا غیرممکن است
این فن هوای با سرعت پایین‌تری تولید می‌کند که به عنوان عایق هوای پرانرژی تولید شده توسط هسته موتور عمل می‌کند و در نتیجه صدا را کاهش می‌دهد. صدای جت برش هوای پرانرژی در برابر هوای کم انرژی است.در عوض، جنگنده‌ها از توربوفن‌های بای پس کم استفاده می‌کنند، برخلاف توربوفن‌های بای پس بالا که در هوانوردی تجاری استفاده می‌شوند. در اینجا تفاوت در مقدار جریان هوای بای پس است - جنگنده ها نسبت بای پس کمی دارند، در حدود 0.3 - 1.5. چیزی که این عدد نشان می دهد، این است که به ازای هر 1 قسمت هوایی که از هسته موتور عبور می کند، 0.3 - 1.5 قسمت به عنوان هوای بای پس دور آن می چرخد! این در مقایسه با توربوفن های تجاری که دارای نسبت بای پس بین 8 تا 12 هستند بسیار کوچک است.
جریان هوای بای پس کم در جنگنده‌ها دقیقاً نیروی رانش اضافی یا صرفه‌جویی در مصرف سوخت را فراهم نمی‌کند، اما در عوض برای هدایت جریان بر روی پس‌سوخت‌ها به منظور خنک‌سازی، و همچنین ایجاد یک «پوشش هوا» روی اگزوز استفاده می‌شود که صدای کلی ناشی از خروجی را کاهش می‌دهد. هواپیما بنابراین آنها ویژگی های مشترک با توربوجت - در آن Thrust over Economy!
2. استفاده از توربوفن های با نسبت بای پس کم: - جت های جنگنده مدرن از توربوفن استفاده می کنند. اما در اینجا به راندمان سوخت و صدا اهمیت کمتری داده می شود. توربوفن های بای پس پایین نسبت به توربوفن های بای پس بالا بسیار قادر به سرعت های مافوق صوت بالاتر هستند.
این توربوفن ها سرعت خروجی بالایی دارند زیرا مقدار هوای دور زده در مقایسه با جریان هوای هسته داغ و با سرعت بالا کمتر است. از آنجایی که سرعت اگزوز بیشتر است، می توانند به سرعت های بسیار بالاتری دست یابند.
3. در مقایسه با توربوفن های تجاری فضای ورودی کوچکی داشته باشد: - از آنجایی که جت های جنگنده با سرعت مافوق صوت پرواز می کنند، منطقه ورودی موتور در مقایسه با توربوفن های تجاری بسیار کمتر است. مساحت کمتر به معنای کشش کمتر در سرعت های بالاتر است.
4. دارای نازل جت بردار رانش: - بردار رانش توانایی یک هواپیما برای تغییر جهت رانش برای کنترل ارتفاع و سرعت زاویه ای هواپیما است. همراه با استفاده از سطوح کنترل پرواز، آنها از بردار رانش برای چرخاندن، غلتیدن و چرخاندن هواپیما در سرعت های بالا استفاده می کنند.
5. داشتن نازل واگرا همگرا: - موتورهای جت های جنگنده از نازل واگرای همگرا برای افزایش سرعت گازهای خروجی استفاده می کنند. همگرا کردن نازل، سرعت گازهای خروجی را تسریع می کند تا نیروی رانش را افزایش دهد.
تفاوت بین موتورهای توربوجت و توربوفن چیست؟
توربوجت ها و توربوفن ها در واقع بسیار شبیه هستند:
هر دو موتور توربین هستند.
هر دو نیروی رانش را از اگزوز جت ایجاد می کنند.
و هر دو دارای یک ابزار چرخان در جلو هستند که می توان آن را فن نامید. اگر چه در مورد توربوجت به آن فن نمی گویند بلکه مرحله اول کمپرسور نامیده می شود.\
بین یک توربوجت و یک توربوفن بای پس پایین وجود دارد
در یک توربوجت، تمام هوا از طریق موتور مناسب، از طریق محفظه احتراق وکلیه مراحل پره های توربین کمپرسور و پس از احتراق.
در یک توربوفن، مقداری از هوا فقط توسط یک فن به اطراف بقیه موتور هل داده می شود. این "بای پس" است. همانطور که هارپر اشاره می کند، اساساً با یک توربوپراپ یا استخراج سایر کارهای مکانیکی از یک موتور توربین با انجام بیشتر اگزوز برای چرخاندن شفت تفاوتی ندارد.
توربوفن بای پس کم در مقابل بالا به میزان هوای اطراف محفظه احتراق می پردازد.
در یک توربوفن بای پس بالا، تقریباً تمام نیروی رانش از طرف فن می آید، با شفت های توربو تقریباً تمام کار را از اگزوز جت برای تأمین انرژی فن استخراج می کنند. نیروی رانش حاصل از محصولات احتراق داغ که از پشت خارج می شود جزئی است.
در یک توربوفن بای پس کم، بخش خوبی از نیروی رانش هنوز از قسمت جت می آید، بنابراین بخشی از راه بین یک توربوجت خالص و یک توربوفن بای پس بالا مدرن است. برای سرعت‌های بالاتر و واکنش سریعتر دریچه گاز بدون فن بزرگ برای چرخش بهتر است.
جنگنده‌های جت اولیه اغلب از توربوجت‌های خالص استفاده می‌کردند، اما جنگنده‌های F-14، F-15، F-16 و دیگر جنگنده‌ها در آن دوره‌ها و جدیدتر از توربوفن‌های بسیار کم بای پس استفاده می‌کردند.توربوفن شبیه موتور ملخی کلاسیک و بصری است. تیغه‌های فن هوا را مانند یک فن در خانه شما فشار می‌دهند و محفظه موتور آن جریان هوا را به سمت عقب هدایت می‌کند. مقداری از هوا نیز باید وارد هسته موتور شود تا سوخت را اکسید کند تا انرژی تولید شود که محور پروانه را به حرکت در می‌آورد، اما بیشتر آن به دور هسته می‌چرخد و از پشت خارج می‌شود. در اصل، تیغه‌های فن هوا را «فشار می‌دهند»، زیرا ممکن است خود را از دیوار استخر فشار دهید تا بدن خود را در آب تسریع کنید (یا بهتر است، درست همانطور که دست و پا زدن در آب شما را در حین هل دادن آب به جلو هل می‌دهد. رو به عقب). توجه داشته باشید که اگزوز موتور در اینجا نقش مستقیمی در ایجاد نیروی رانش ندارد، نیروی رانش از پره های بزرگ فن می آید که هوا را به عقب می راند.
به عنوان یک قیاس، یک خودرو را در نظر بگیرید: سوخت در موتور با مخلوط کردن آن با اکسیژن هوا می سوزد (اغلب با استفاده از توربوشارژری که هوا را فشرده می کند تا سوخت را سریعتر بسوزاند، که موتور توربوفن نیز از آن استفاده می کند). سوزاندن سوخت پیستون ها را فشار می دهد و سپس محور محرک (پروانه) را می چرخاند. سپس شفت محرک (پروانه) چرخ‌ها (پره‌های فن) را می‌چرخاند که از روسازی (هوای اطراف پره‌های فن) خارج می‌شوند تا خودرو (هواپیما) را به جلو هل دهند. باز هم توجه داشته باشید که اگزوز ماشین شما نقش مستقیمی در راندن ماشین به جلو ندارد، فقط محصول جانبی سوختن سوخت است.
توربوجت
از طرف دیگر یک توربوجت دقیقاً همانطور که از نامش پیداست یک جت است. تمام هوا را به داخل هسته موتور هدایت می کند، آن را با سوخت مخلوط می کند و آن را فشرده می کند تا به دمای بالا و یک گرادیان فشار زیاد برسد، به سرعت هوا را شتاب می دهد و آن را مانند یک موشک از پشت پرتاب می کند. فیزیک شبیه به پوشاندن انتهای شیلنگ باغ با انگشت شست برای افزایش سرعت جریان آب است. با این حال، در این مورد، شما همچنین آن را با سوخت مخلوط می کنید تا دمای آن را افزایش دهید و سرعت را حتی بیشتر کنید. سپس نیروی رانش با بیرون راندن اگزوز موتور با دمای بالا و سرعت بالا به عقب ایجاد می شود، که شبیه به روشی است که یک موشک کار می کند. تفاوت این است که یک توربوجت از هوای فشرده به عنوان اکسید کننده استفاده می کند در حالی که یک موشک باید اکسید کننده خود را حمل کند (زیرا در فضا هوا وجود ندارد!). توجه داشته باشید که موتور هنوز دارای پره های فن است که برای عقب راندن هوا و فشرده سازی آن لازم است. این را در مقابل یک رمجت قرار دهید، که موتوری است که بر اساس همان اصل کار می‌کند اما فقط با سرعت بسیار بالا کار می‌کند که فشار هوای ورودی برای کارکرد موتور بدون کمک فن کافی باشد. در هر صورت، کلمه "جت" به این معنی است که نیروی رانش توسط جریانی از اگزوز با سرعت بالا که به سمت عقب موتور هدایت می شود، ایجاد می شود، یعنی اگزوز نقش اصلی آنچه را که برای تولید نیروی رانش به بیرون پرتاب می شود، ایفا می کند.
در صورتی که مشخص نباشد، پیشوند "turbo" به مرحله فشرده سازی اشاره دارد. هوای فشرده تراکم اکسیژن بیشتری دارد
موتور توربوفن
موتور توربوفن نیز یك توربین گازی است كه شباهت بسیار زیادی به موتور توربوجت دارد. به مانند توربوجت از سه بخش اصلی كمپرسور ؛ محفظه ی احتراق و توربین گازی تشكیل شده است. تنها تفاوت این دو نوع موتور جت (توربوفن ؛ توربوجت) در این است كه در موتور توربوفن یك فن اضافی هم وجود دارد كه مانند كمپرسور توسط قسمت توربینی موتور چرخانده می شود.
مقداری از هوای تولیدی (شتاب داده شده) از كنار هسته ی موتور عبور كرده و به داخل موتور نشده و از اگزوز خارج می شود. این هوای بایپس (Bypass) شده كه از كنار هسته ی موتور عبور می كند سرعت بسیار كمتری نسبت به هوای تولیدی در مركز موتور دارد با این تفاوت كه مقدار آن بسیار زیاد تر است.
از این رو تولید نیرو در این موتورها در دورها و سرعت های پایین و كمتر از سرعت صوت (Subsonic) بسیار بهتر از موتورهای توربوجت انجام می پذیرد و هواپیماهای مسافربری غالبا از این نوع موتور استفاده می كنند. اما به دلیل ورودی هوای بسیار بزگتر نسبت به موتورهای توربوجت درگ (Drag) بیشتری تولید می كنند.
دو نوع موتور توربوفن به طور عمده وجود دارد :
موتور توربوفن (Low Bypass)
موتور توربوفن (High Bypass)
در موتورهای لوبایپس مقدار بایپس تقریبا دو برابر است. این بدین معنی است كه برای مثال اگر مقدار یك كیلوگرم هوا وارد هسته ی موتور شود ؛ مقدار دو كیلوگرم هوا از كنار موتور بایپس شده و از اگزوز خارج می شود. موتورهای لوبایپس معمولا از یك خروجی (nozzle) اگزوز استفاده می كنند. به این معنی كه هم هوای تولیدی هسته ی موتور و هم هوای تولیدی بایپس شده از یك خروجی خارج می شوند.
موتورهای بایپس بالا معمولا مقدار بیشتری از هوا را بایپس می كنند و این مقدار تا 6 برابر هوای ورودی به مركز موتور افزایش می یابد. این نوع توربوفن ها معمولا مقدار بسیار زیادتری از نیروی تراست (thrust) را نسبت به لوبایپس ها ایجاد می كنند و این موضوع به خاطر حجم بسیار زیادتر هوایی است كه فن به آن شتاب می دهد. این موتورها همچنین بسیار كارامد تر از موتورهای لوبایپس (Low Bypass) هستند..hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
