محرك الطائرة

(تم التحويل من محرك طائرة)

محرك الطائرة هو نظام الدفع للطائرة. وهي تقريبا دائما إما محركات مكابس خفيفة الوزن أو توربينات غاز. هذه المقالة لمحة عامة من أنواع أساسية من محركات الطائرات والمفاهيم المستخدمة في تصميم وتطوير محرك الطائرة.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

اعتبارات تصميم المحرك

عملية تطوير المحرك واحدة من الحلول الوسط. المهندسون يصممون سمات معينة للمحركات لتحقيق اهداف محددة. الطائرة هي من احد اصعب المتطلبات لصناعة محرك، عرض عدة شروط للتصميم، وكثير منها في تضارب مع بعضها البعض. محرك الطائرة يجب ان يكون:

  • الاعتماد الكلي، اذ ان فقدان السيطرة على محرك الطائرة مشكلة كبيرة جدا مقارنتاً بمحرك السيارة.

محرك الطائرة يعمل تحت ظروف معينة وهي درجة الحرارة، الضغط و السرعة القصوى، وبالتالي الحاجة الى العمل بشكل موثوق وآمن في ظل كل هذه الظروف.

  • خفيفة الوزن، حيث الوزن الثقيل للمحرك يزيد من وزن الطائرة فارغة ويخفض حمولتها.
  • قوية، للتغلب على الوزن والسحب من الطائرة.
  • صغيرة ومبسطة؛ المحركات الكبيرة المركبة في الطائرة، تزيد من عملية السحب واهدار الطاقة والوقود وخفض الانتاجية.
  • قابل للتصليح، لخفض تكلفة استبدال قطع الغيار، الاصلاحات الصغيرة تكون غير مكلفة نسبيا.
  • كفائة الوقود، لتقدم للطائرة مدى واسع لمتطلبات التصميم.
  • قادر على العمل في الارتفاعات التي تصلها الطائرات.

خلافا لمحركات السيارات، محركات الطائرات نعمل بأقصى طاقتها لفترات طويلة من الوفت. بشكل عام ، يدور المحرك بأقصى طاقة لبضع دقائق اثناء الأقلاع، ثم تنخفض طاقة المحرك قليلا في الارتفاع ، ثم تمضي معظم الوقت في وضع اعداد-الرحلة عادة 65 ٪ إلى 75 ٪ من الطاقة الكاملة. قوة الأحتراق الداخلي المماثل او توربينات محركات الطائرات تصنف في وحدات من القوة الى المراوح (عادة قياس قوة الحصان)وهو عزم دوران العمود المرفقي مضاعفة في الدقيقة الواحدة (لفة في الدقيقة).

المروحة تحول طاقة المحرك الى قوة الدفع بقوة الحصان او thp و الدفع ناتج عن وظيفة شفرات المروحة التي تعطي سرعة للطائرة. المحركات النفاثة مصنفة من حيث الدفع، وعادة ما يكون الحد الأقصى للقدرة تحقق خلال الاقلاع.

يميل تصميم محرك الطائرة للموثوقية اكثر من الأداء. طول مدة العمليات التي يقوم بها المحرك واعدادات الطاقة العالية، بالإضافة إلى اشتراط موثوقية عاليةوهذا يعني ان المحركات يجب ان تصنع من هذا النوع من العمليات بسهولة. محركات الطائرات تميل إلى استخدام أبسط أجزاء ممكنة وتشمل مجموعتين من أي شيء للدقة والموثوقية. الاستقلال الوظيفي لاجزاء المحرك يقلل من احتمال وجود عطل في احد المحركات مما يؤدي إلى فشل كامل. على سبيل المثال، محركات متماثلة لها نظمامين اشعال مغناطيسي مستقلين، ومضخة الوقود الميكانيكية للمحرك مدعوما بمضخة وقود كهربائية.

الطائرات تمضي معظم وقتها في السفر بسرعة فائقة. لذلك فمحرك الطائرة يصله هواء بارد مما يعني الاستغناء عن المـبرد(radiator). عدم وجود المبرد يعطي المحركات وزن اقل واقل تعقيد. كمية تدفق الهواء التي يستقبلهاالمحرك عادة تكون مصممة بعناية وفقا لسرعة وارتفاع الطائرة المتوقعة من أجل الحفاظ على المحرك في درجة حرارة مثالية.

تعمل الطائرة على ارتفاعات عالية حيث الهواء أقل كثافة منه على مستوى سطح الأرض. بما ان المحركات تحتاج الأوكسجين لحرق الوقود، النظام التعريفي القسري(forced induction system) مثل تيربوشـارجـر(turbocharger) او سـوبرشارجر(supercharger) مخصصة ومناسبة للإستعمال في الطائرات. وهذا ما يحقق معه العيوب المعتادة من التكلفة الإضافية، الوزن و التعقيد.


تاريخ محركات الطائرات

  • 1633: أقلع لگاري حسن چلبي على متن ما وُصف بأنه صاروخ قمعي الشكل ثم حلق بجناحين ليهبط بنجاح
  • 1848: جون سترينگفـِلو صنع محرك بخاري قادر على تحريك نموذج، بالرغم من أنه لم يكن فيه حمولة
  • 1903: الأخوان رايت كلفوا تشارلي تايلور to build an inline aeroengine (12 حصان) for the Wright Flyer
  • 1908: رينيه لورين يسجل براءة اختراع لتصميمه ramjet engine
  • 1909: Roger Ravaud' Gnôme rotary engine in هنري فارمان's aircraft won the Grand Prix for the greatest non-stop distance flown - 180 كيلومتر (110 ميل) - مسجلاً رقماً قياسياً لطيران التحمل
  • 1911: Adams-Farwell's rotary engines powered fixed-wing aircraft in the US
  • 1916: Auguste Rateau suggests using exhaust-powered compressors to improve high-altitude performance, the first example of the turbocharger.
  • 1930: فرانك هويتل قدم أول براءات اختراعه
  • 1938: The German Heinkel HeS 3 turbojet propels the Heinkel He 118 into the air
  • 1939-1942: أول turboprop في العالم Jendrassik Cs-1 صممها المهندس الميكانيكي المجري György Jendrassik
  • 1944: Messerschmitt Me 163 Komet, the worlds first rocket propelled aircraft deployed
  • 1947: Bell X-1 rocket propelled aircraft exceeds the sound barrier
  • 1948: the first turboshaft engine, the 100 shp 782. In 1950 this work was used to develop the larger 280 shp (210 kW) Artouste
  • 1949: The Leduc 010 the world's first ramjet powered aircraft flies
  • 1950(late): Rolls-Royce Conway the worlds first production turbofan enters service
  • 1960s: TF39 high bypass turbofan enters service delivering greater thrust and much better efficiency
  • 1960s: X-15 rocket plane flys at more than 50 miles (80 km) altitude at more than 3,000 mph (4,800 km/h).
  • 2002: HyShot scramjet flew in dive
  • 2004: Hyper-X first scramjet to maintain altitude

عملية الدفع

الوقود

يتم انتاج وقود الطائرات وفق معايير صارمة لتفادي فشل محرك الطائرة.معايير وقود الطائرات يدرس بعناية واكثر صرامة من وقود المركبات على الطرق، وذلك لأن طائرة بمحرك ويجب تلبية بدقة محددة تفوق مستوى الأداء في ظل ظروف معروفة.

المحركات ذات المحاور

Ranger L-440 air-cooled, six-cylinder, inverted, in-line engine used in Fairchild PT-19

المحرك الخطي

هذا النوع من المحركات لها اسطوانات مصفوفة في صف واحد. عادة لها عدد من الاسطوانات ، ولكن هناك حالات منها ثلاث وخمس أسطوانات للمحرك. أكبر ميزة للمحرك هو انها تسمح لنصميم طائرات ضيقة من الامام.

المحركات الدوارة

Le Rhone 9C rotary aircraft engine.

في بداية الحرب العالمية الأولى ، عندما اصبحت الطائرة تستخدم لأغراض عسكرية ، وأصبح واضحا أنه لا تتماشى محركات الطائرة حينها الموجودة لانها ثقيلة جدا لكمية الطاقة اللازمة. احتاج مصممو الطائرة ان تكون ذات محرك خفيف الوزن ، وقوية ، ورخيصة وسهلة التصنيع بكميات كبيرة. المحركات الدوارة ملأت هذه الأهداف.

المحرك نوع V

An Allison V-1710, a V-type, liquid-cooled aircraft engine.

اسطوانات هذا المحرك مرتبة في خطين، يميل 30-60 درجة بعيدا عن بعضها البعض. الغلبية العظمى لمحركات الـ V انها تتمتع بخاصية المياه المبردة. تصميم هذا المحرك يقدم قدرة عالية مع وزن اقل مقارنة بالمحرك الخطي، مع تقديم واجهة امامية صغيرة.

المحرك الشعاعي

المحرك المعادي

المقالة الرئيسية: flat engine
ULPower UL260i
horizontally-opposed,
air-cooled, aero engine.


التوربيني

المقالة الرئيسية: Turboprop
Cutaway view of a Garrett TPE-331 turboprop engine. Notice the gearbox at the front of the engine.


تيربوشافت

المقالة الرئيسية: Turboshaft
A Rolls-Royce Model 250 turboshaft engine common to many types of helicopters.

تصميمات حديثة

اقتصاديات التصميمات الحديثة

انظر أيضاً

المصادر

وصلات خارجية

Avion silhouette.svg بوابة الطـيـران تصـفح مـقـالات المعرفة المـهـتـمـة بالـطـيـران.