Straalmotor

'n Straalmotor is 'n tipe reaksiemotor wat vinnigbewegende gasse in 'n straal uitblaas en daarmee stukrag voortbring volgens Newton se derde wet. Hierdie definisie sluit alle motore in wat lug insuig of gebruik: turbostraal, turbowaaier, stustraal en polsende straalmotor.

'n Pratt & Whitney F100 turbowaaiermotor van 'n F-15 Eagle besig om getoets te word in 'n werkswinkel by die Florida Nasionale Lugmagbasis. Die tonnel agter die motor absorbeer die motorgeraas en hitte en verskaf plek vir die uitlaatgasse om te ontsnap.

Oor die algemeen is straalmotore verbrandingsmasjiene. Lug, gemeng met 'n tipe vloeibare brandstof, word verbrand binne-in die straalmotor. Straalmotore word gebruik om vliegtuie aan te dryf; hulle word straalvliegtuie genoem.

Tipe Straalmotore

Daar is vier tipe straalmotore waarvan drie algemeen gebruik word.

Turboskroef

Die hoofartikel vir hierdie afdeling is: Turboskroef.

Skematiese diagram van 'n turboskroefmotor

By 'n turboskroefmotor word die turbine gebruik om 'n skroef aan te dryf en is nie 'n ware straalmotor nie. In sy eenvoudigste ontwerp bestaan 'n turboskroefmotor uit 'n luginlaat, gaskompressor, ontbrandingskamer, turbine en 'n uitlaatspruitstuk.

Turbostraal

Turbostraalmotor

'n Turbostraalmotor is 'n gasturbine wat werk deur lug in te suig deur die inlaat en saam te pers in 'n gaskompressor, die saamgeperste lug dan te meng met brandstof, dit te ontbrand in die verbrandingskamer en die warm lug wat nou uitsit deur 'n turbine te laat gaan en 'n aandrywings uitlaat spuitstuk. Die gaskompressor word aangedryf deur die turbine met 'n as. Die motor verander dus potensiële energie van die brandstof na kinetiese energie in die uitlaatspuitstuk wat stukrag skep. Al die lug wat die motor insuig gaan deur die gaskompressor, die verbrandingskamer en turbine. Hierdie beginsel verskil met die turbowaaiermotor wat hier onder beskryf word.^[1]

Turbowaaier

Skematiese voorstelling van die werking van 'n lae-deurlaat turbowaaiermotor

Turbowaaiermotore verskil van turbostraalmotore deurdat hulle 'n addisonele waaier voor in die motor het, voor die gaskompressor. Die inlaat na die waaier is groter as die inlaat na die gaskompressor wat veroorsaak dat van die lug wat versnel word verby die turbine vloei. Turbowaaiermotore is meer geskik vir medium- en langstrekstraalvliegtuie.

Turbowaaiermotore is oor die algemeen meer ekonomies as turbostraalmotore teen subsoniese snelhede, maar teen hoër snelhede veroorsaak die groter frontale area baie meer lugweerstand.^[2]Dus vir vliegtuie wat teen supersoniese snelhede vlieg, militêre vliegtuie en ander vliegtuie waar brandstofekonomie nie belangrik is nie, is die waaier baie kleiner of afwesig.

Weens die verskil in lugvloei word turbowaaiermotore in twee kategorieë verdeel: lae-omloop of hoë-omloop; afhangende van die hoeveelheid lug wat verby die turbine en nie daardeur gaan nie. Lae-omloopmotore het 'n omloopverhouding van 2:1 of minder.

Stustraalmotor

Eenvoudige stustraalmotor.

In Engels staan dit bekend as die ramjet. Stustraalkompressiemotore gebruik lug en is soortgelyk aan turbinemotore, beide gebruik die Brayton-siklus. Gasturbines en stustraalmotore verskil in hoe hulle inkomende lug saampers. Gasturbinemotore gebruik 'n aksiale of sentrifugrale kompressor om inkomende lug saam te pers, terwyl stustraalmotore afhanklik is van die saamgepersde lug wat deur die luginlaat of verspreier beweeg.^[3] 'n Stustraalmotor benodig dus aansienlike voorwaartse beweging alvorens dit kan werk. Hulle word ook as die eenvoudigste motore beskou wat lug innneem vir ontbranding omrede dit oor geen bewegende dele beskik nie.^[4]

Ander straalmotore

Vuurpylmotor-aandrywings

Vuurpylmotore

Vuurpylmotore gebruik dieselfde beginsels vir aandrywing as straalmotore^[5] met die enigste verskil dat vuurpylmotore nie atmosferiese lug (suurstof) benodig vir ontbranding nie. Die vuurpyl dra al die brandstof wat dit benodig. ^[6]

Omrede vuurpylmotore nie lug benodig nie kan hulle op baie hoë hoogtes bereik en ook in die ruimte gebruik word.^[7] Daarom word hierdie tipe straalmotor gebruik om satelliete te lanseer, in ruimteprogramme en bemande ruimtevlugte, asook in ballistiese missiele. Hul versnellingsvermoë maak hulle geskik vir ruimtevlugte. Die gevolg van die hoë snelheid van die uitlaatgasse en die swaarder suurstof-oksideerders wat benodig word deur die motor, is dat dit veel meer brandstof gebruik as 'n turbowaaier. Tog, teen hoë snelhede word hulle energie-effektief.

'n Benaderde vergelyking vir die netto stukrag van 'n vuurpylmotor is as volg:

F_{N}={\dot {m}}\,g_{0}\,I_{sp-vac}-A_{e}\,p\;

waar $F_{N}$ die netto stukrag is, $I_{sp(vac)}$ die spesifieke impuls, $g_{0}$ die standaardgravitasie, ${\dot {m}}$ die brandstofvloei in kg/s, $A_{e}$ die deursnee area van die uitlaatspuitstuk en $p$ die atmosferiese druk.

Verwysings

↑ Mattingly, pp. 6–8
↑ Mattingly, pp. 9–11
↑ Mattingly, p. 14
↑ *Flack, Ronald D. (2005). Fundamentals of Jet Propulsion with Applications. Cambridge Aerospace Series. New York: Cambridge University Press. p. 16. ISBN 978-0-521-81983-1.
↑ Reaction engine definition, Collins online dictionary: "an engine, such as a jet or rocket engine, that ejects gas at high velocity and develops its thrust from the ensuing reaction" (UK), or "an engine, as a jet or rocket engine, that generates thrust by the reaction to an ejected stream of hot exhaust gases, ions, etc." (verkry op 28 Junie 2018)
↑ AC Kermode; Mechanics of Flight, 8th Edition, Pitman 1972, pp. 128–31.
↑ Jet propulsion, Collins online dictionary definition. (verkry op 1 Julie 2018)

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Straalmotor.

Hierdie artikel is in sy geheel of gedeeltelik vanuit die Engelse Wikipedia vertaal.

[1] Mattingly, pp. 6–8

[2] Mattingly, pp. 9–11

[m14-3] Mattingly, p. 14

[4] *Flack, Ronald D. (2005). Fundamentals of Jet Propulsion with Applications. Cambridge Aerospace Series. New York: Cambridge University Press. p. 16. ISBN 978-0-521-81983-1.

[5] Reaction engine definition, Collins online dictionary: "an engine, such as a jet or rocket engine, that ejects gas at high velocity and develops its thrust from the ensuing reaction" (UK), or "an engine, as a jet or rocket engine, that generates thrust by the reaction to an ejected stream of hot exhaust gases, ions, etc." (verkry op 28 Junie 2018)

[6] AC Kermode; Mechanics of Flight, 8th Edition, Pitman 1972, pp. 128–31.

[7] Jet propulsion, Collins online dictionary definition. (verkry op 1 Julie 2018)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]