Dvouproudový motor - cesta ke sníženým emisím a menšímu hluku v letecké dopravě

Principiálně je dvouproudový motor kombinací motoru turboreaktivního (v tom nejjednodušším smyslu - viz dále) a motoru náporového.

Triviálně zkusíme popsat o co jde. Je potřeba začít od prostého raketového reaktivního motoru.

"Raketový motor" - spalovací komora a tryska - je technicky nejjednodušší. Spalováním vhodného paliva vznikají plyny o mnohem větším objemu, než je palivo, ty unikají tryskou ven z motoru (jednoduché spalovací komory) a vzniklý reaktivní moment je zdrojem tahu motoru. Palivo může být tuhé - nebo tekuté. Chod motoru je limitován a) vyhořením paliva, b) vyhořením vzduchu ve spalovací kommoře - na poměrně krátkou dobu. Proto se do letadel nehodí (maximálně jako pomocné startovací motory, nebo pyropatrony v sedačkách).

Dodávka tekutého paliva do spalovací komory zvnějšku není problém, jak tam ale dostat vzduch. Nejjednodušší je udělat rouru podobnou venturiho trubici (zvenčí válec, uvnitř uprostřed zůžená). Pokud se taková roura začne pohybovat a náporem vzduchu začne proudit touto trubicí vzduch - uvnitř je (v zúžení) komprimován - a tím také urychlen. Pokud za tímto zúžením (ve správné vzdálenosti) zažehneme nějaké palivo, objem vytékajících plynů se skokově zvětší - a tak z výtokové trysky proudí plyny jako u raketového motoru. Takový motor pak běží, dokud nedojde palivo - takovému motoru se říká "náporový". Na tomto principu zejména Francouzi vyvinuli celou řadu skutečně létajících porototypů, náporový motor má mnoho nevýhod (třeba že musí startovat s pomocí jiného motoru - a náporový motor zažehnout až při určité rychlosti, kdy se ten první motor může vypnout), ale také výhody - hlavně, že funguje i při silně nadzvukových rychlostech (tento princip ve finále používá i Blackbird, jen trochu složitěji)

Existuje jiná cesta - za spalovací komoru (komory se umístí lopatková turbina, kterou "olizují plameny" a která je spojena hřídelí s jinou turbinou, umístěnou na vstupu motoru. Ta vstupní funguje jako kompresor, větrák, který žene vzduch do motoru (i když není nápor - tedy i když letadlo stojí na zemi). Komprimovaný vzduch přichází (urychlen zúžením kanálu) k tryskám, kde do tohoto vzduchu proudí palivo - rychle vytékající spaliny pak nejen že roztáčejí turbinu (aby honila kompresorový větrák), ale působí reaktivně - a vytváření vlastní tah letadla. Na tomto principu pracuje většina motorů stíhacích letadel. Dá se tedy odvodit, že to v praci funguje tak někam po Mach 2,6 (velmi zhruba), i když většinou za použití přídasvkého spalování, které s principem "turboreaktivního" motoru nemá mnoho společného.

Modifikací je "turbohřídelový" motor, vhodný pro nižší rychlosti. Na hřídel kompresoru je současně napojena hřídel vrtule (rotorů u vrtulníků). Pak reaktivní efekt vytékajících plynů není hlavním zdrojem tahu, ten vytváří ta vrtule. Efektivita vrtulí ale není největší, zejména pro indukovaný odpor...

Indukovaný odpor vrtule se dá výrazně snížit umístěním vícelisté (mnoholisté vrtule do prstence, při dostatečně maličké spáře mezi prstencem a konci listů jde o významné zvýšení efektivity (používá se hlavně v hydrodynamice, prstence kolem lodních šroubů - princip je ale týž). Taková vrtule pak už nevypadá ani jako vrtule - ale jako "tryskový motor" s ohromně velkým kompresorem vpředu (velký čelní průměr Takovým motorům se říká "turbofan"

A už se blížíme k dvouproudovým motorům:

představte si turboreaktivní motor (třeba takový jako byl na prvních B737 nebo Tu-104 - prostě dlouhý válec o malém průměru) - a takový motor je zasunut do dutého válce o cca dvojnásobném průměru - přičemž kompresor (ten první větrák) je zvětšen na průměr toho zevního válce. To známe- to je vlastně jakoby turbofan - ale tady se na výstupu mísí proud plynů z turbiny - a navíc komprimovaný vzduch z mezipláště - což významně zvětšuje tah toho motoru. No a to je motor "dvouproudový".

Pokud bude průměr kompresoru jen nemnoho větší, než vstupní průměr vysokotlaké turbiny, o nic tak moc nejde. Ale pokud využijeme malou turbinu a velký větrák s vhodným zúžením mezikanálu v místě, kde se oba proudy vzduchu stýkají, máme jen malou část motoru pracující s vysokým tlakem a teplotami, menší pohybující se hmoty, delší životnost a větší efektivitu. Tedy čím je "obtokový poměr" větší (čím víc vzduchu proudí v meziprostoru "kolem" turbinového motoru), tím efektivnější a s větší životností motor získáme. No a to je většina současných motorů dopravních letadel - nízká spotřeba, dlouhá životnost, velký měrný výkon... ve finále i nízký hluk - protože obtékající vzduch tlumí hluk turbinového motoru...

ZDROJ:www.flightsim.cz