انواع المحركات النفاثة وطرق عملها

أبن صلب

عضو
إنضم
25 أغسطس 2017
المشاركات
87
التفاعل
133 0 0
الجزء الاول :
upload_2017-8-27_1-46-26.png




تاريخ :
في عام 1913 حصل المنهدس الفرنسي (رينين لورين) René Lorin على براءة أختراع لأختراعه أول محرك دفع نفاث ولكن كان أختراعه عديم الكفاءة لعدم وجود مواد مقاومة للحرارة في ذلك الوقت.
upload_2017-8-27_1-58-8.png


وفي عام 1930 تم منح (فرانك ويتل) Frank Whittle أول براءة أختراع لمحرك نفاث يستخدم تروبين الغاز لينتج القوة المطلوبة .
upload_2017-8-27_2-3-31.png

و تعتمد المحركات الحديثة على محرك ويتل ولكن بشكل أكثر تعقيدا , ومن أهم تلك المحركات هي The Derwent engines و Nene turbo-jet engines التي لها تطبقيات عسكرية في أنحاء جميع انحاء العالم .

كذلك تعتبر محركات :
twin-spool,
triple-spool,
by-pass,
ducted fan,
unducted fan,
propfan,
تطور طبيعي لا مفر منه لفهوم محرك ويتل الذي يعتمد على توربين الغاز لتحقيق الدفع المطلوب .

طرق عمل المحرك النفاث :
للمحركات النفاثة انواع وكل نوع يختلف طريقة عمله عن الاخر( مثل : محرك الطائرة النفاثة أو محرك صاروخ او محرك نفاث توروبيني لطائرة او لصاروخ ) فهي تختلف في ’thrust provider’ و supplies و غيرها .

محرك pulse jet engine أو محرك النبض النفاث :
upload_2017-8-27_2-30-10.png

يعتمد محرك pulse jet engine على على الاحتراق المتقطع (ntermittent combustion) ويمكن تشغيله في حالة ثابتة ,ولكن لديه سلسلة من الصمامات ,ويعمل المحرك كما هو موضح بصورة أعلاه , يقوم الهواء بدخول عن طريق مصارع الصمامات (فتحات) sutter valve ومن ثم يتم اشعال غرفة الاحتراق بواسطة إمدادات الوقود fule supply مما يزيد من الضغط ويكون لديك قوة دفع .

محرك الصاروخ او rocket engine :
upload_2017-8-27_2-41-1.png

نجد ان محرك الصاروخ لا يختلف كثيرا عن المحرك السابق , والفرق انه لا يعتمد على مدخل للهواء كما في المحرك السابق .
فبدلا من ذلك فهو ينتج سوائل الدفع الخاص به عن طريق أحتراق الوقود السائل مع الاكسجين الذي يحملهم .
وبالتالي يمكنه العمل خارج الغلاف الجوي للأرض .

ولكن المحرك الذي في الاعلى يعتبر بدائي نوعا ما ولا يوفر قدرة لازمة لفترات أطول .

فهناك محركات اكثر تعقيدا وتجنب عيوب المحرك أعلاة مقدرات اكبر بكثير من السابق .
upload_2017-8-27_2-49-32.png

إلى هنا ينتهي الجزء الاول
 

المرفقات

  • upload_2017-8-27_2-0-17.png
    upload_2017-8-27_2-0-17.png
    115.8 KB · المشاهدات: 285
التعديل الأخير:
مثال على الموضوع التقني المميز.

الدول التي تصنع محركات نفاثة هي:

1- الولايات المتحدة الامريكية
2- روسيا الاتحادية
3- جمهورية أوكرانيا
4- المملكة المتحدة
5- فرنسا
6- اليابان
7- الصين (مؤخرا)
 
مثال على الموضوع التقني المميز.

الدول التي تصنع محركات نفاثة هي:

1- الولايات المتحدة الامريكية
2- روسيا الاتحادية
3- جمهورية أوكرانيا
4- المملكة المتحدة
5- فرنسا
6- اليابان
7- الصين (مؤخرا)

لا نزال في بداية الموضوع , حتى نصل لصورة الموضحة في الاسفل ..
upload_2017-8-27_4-10-39.png
 
الجزء الثاني :
محركات الإرتكاس أو turbo-jet engine :
تطبيق توربين الغاز لتحقيق قوة دفع تجنب الضعف الكامن في الصاروخ و القناة الحرارية الهوائية او aero thermodynamic duct وتعرف أختصارا athodyd
عن طريق مقدمة التوربينات التي يحركها ضاغط وهذا يعني توفير الدفع عند السرعات المنخفضة .
وتعرف المحركات التي تستخدم توريبنات الغاز بمحركات الإرتكاس أو turbo-jet engine
وتعمل التوربينات الغازية في محرك turbo-jet engine على ضغط هواء وتدفئة وتسمى هذه العملية بدائرة العمل ’working cycle’ , فهذا النوع من المحركات تسطيع ان تعطي قوة دفع أو سرعة
تصل إلى 2000 قدم لكل ثانية او 1400 ميل في الساعة , بسبب تخلي الهواء عن بعض الطاقة الزخم لدفع التوربينات التي تعمل بالضاغط .
وهذه المحركات يمكن ترتيب تركيبها على النحو التالي :
1-ضاغط
2-توربين غازي
3-غرفة احتراق واحدة أو أكثر
4-العادم (مخرج الهواء)
upload_2017-8-27_6-28-7.png


محركات turbo/ram jet engine :
upload_2017-8-27_6-41-53.png

ويحتوي المحرك على مدخل هواء متحرك و انبوب نفاث متغير في الجزء الخلفي , وتصل سرعة هذا النوع من المحركات نحو 3 ماخ , حيث في الشكل الاول في الصورة أعلاه يوضح وضع المحرك أثناء الاقلاع والهبوط , بينما الشكل الاخر حيث يمثل المحرك من ناحية الطيران والوصول إلى اقصى سرعة ممكنة .
كما نلاحظ في الصورة أعلاه في الشكل الاول الهواء يمر التوربينات مع انبوبين وقود مع وجود توربينات منفصلة وتقع بعد غرفة الاحتراق , مما يوفر سرعة مناسبة للإقلاع والهبوط , بينما في الشكل الثاني نجد ان الهاوء لا يمر بأي توربين ولكن نلاحظ أشتعال نابيب الوقود الخلفية مما يعطي سرعة أكبر بكثير من الحالة الاولى .
كما نلاحظ ان هذا المحرك يمكن التحكم بالسرعة عكس المحركات السابقة , كذلك التغيير من حالة الهبوط والاقلاع إلى حالة الطيران .

محرك turbo-rocket engine :

upload_2017-8-27_16-38-44.png


نجد ان هذا النوع لا يختلف كثيرا عن سابقة , ولكن الفرق الرئيسي هو انه يحمل الاوكسجين الخاص به لتوفير الاحتراق , كما ان لديه ضاغط الضغط منخفض ودفوعا بتروبينات .
ولوفير قوة دفع يتم اشتقاق قوة دفع التوربينات من احتراق kerosine (كيروستين) و الاوكسجين السائل liquid oxygen في غرفة الاحتراق ,تصل حرارة الغاز في غرفة الاحتراق 3.500 سيليزي ! , ولكن يتم رش وقود أضافي في غرفة الاحتراق للتبريد قبل ان يدخل في التوربينات .
على الرغم من ان المحرك لديه وزن اخف من سابقة , إلا أنه يستهلك وقودا اكثر .

إلى هنا ينتهي الجزء الثاني .
 

المرفقات

  • upload_2017-8-27_16-37-56.png
    upload_2017-8-27_16-37-56.png
    303.6 KB · المشاهدات: 297
الجزء الثالث :
محركات التوربينات الغازية او gas turbine engine :
upload_2017-8-28_1-16-37.png

محركات التروبينات الغازية او gas turbine engine تسخدم الهواء كسوائل لتوفير الطاقة , ولتحقيق ذلك يجب تسريع الهواء الذي يمر من خلال المحرك , وهذا يعني زيادة الطاقة الحركية للهواء , وللحصول على هذا يجب زيادة ضغط الطاقة أولا تليها إضافة طاقة حرارية قبل تحويله إلى طاقة حركية تعطي قوة الدفع المطلوبة .

كما نلاحظ في الصورة أعلاه انه في محرك الطاقة الغازية يتم ضغط الهواء اولا عن طريق التوربينات ولاكن مع توربينات أكثر مما يجعل الهواء فقد الكثير من الزخم أضف إلى ذلك زيادة الهواء المضغوط بشكل أكبر مع تسريع دخوله عبر التوربينات قبل دخولة غرفة الاحتراق .
مقارنة بمحرك المكبس نجد كلاهما يقوم بنفس العملية (دخول الهواء , ضغط الهواء , غرفة الاحتراق , تحقيق قوة الدفع المطلوبة ) ولكن الفرق هو ان محرك التوربين الغازي يعمل بشكل مستمر ولا توجد مساحة مغلقة لغرفة الاحتراق , وتعرف هذه العملية بأسم التدفئة عند الضغط المستمر heating at constant pressure .

upload_2017-8-28_1-34-22.png


في الشكل البياني أعلاه , حيث يمثل دوائر العمل بناءا على محركات التوربينات الغازية , وهي في ابسط اشكالها , حيث يمثل حجم الضغط من خلال دورة , حيث نقطة A تمثل الهواء في الغلاف الجوي , والخط من A إلى B حيث يمثل الهواء اثناء ضغطه ومن عند B إلى C حيث يمثل إضافة الحرارة إلى الهواء في غرفة الاحتراق بواسطة الوقود في الضغط المستمر , والخط من C إلى D حيث يمثل عودة الهواء إلى حالتة الطبيعية بعد خروجه من المحرك .

وبما أن محرك التوربين الغازي يعتمد على الحرارة في توفير الدفع اللازم , يجب توفير المواد الازمة لذلك التي تتحمل الحرارة لفتارات اطول دون ان تنتهي صلاحيتها بسرعة كبيرة .
كما ان استخدام شفرات التبريد في هذا النوع من المحركات يسمح بأرتفاع تدرجة حرارة الغاز و بالتالي إرتفاع الكفاءة الحرارية للمحرك .

خلال دورة العمل من محرك التوربينات، يتدفق الهواء أو "السوائل العمل" يتلقى ويستسلم الحرارة، لذلك إنتاج التغيرات في الضغط، و الحج و درجة الحرارة. هذه التغييرات عند حدوثها هي ترتبط ارتباطا وثيقا، لأنها تتبع مبدأ مشترك التي تتجسد في مزيج من قوانين بويل وتشارلز.

upload_2017-8-28_1-56-23.png


الى هنا ينتهي الجزء الثالث .
 
التعديل الأخير:
المحركات النفاثة تعمل وفق قانون نيوتن الثالث

"لكل قوة فعل قوة رد فعل، مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه، تعملان على نفس الخط وتؤثران على جسمين مختلفين"
 
المحركات النفاثة تعمل وفق قانون نيوتن الثالث

"لكل قوة فعل قوة رد فعل، مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه، تعملان على نفس الخط وتؤثران على جسمين مختلفين"

العلم تطور جدا من بعد قوانين نيوتن. ما يدخل في صناعة المحرك مئات من النظريات الدقيقة التي لا يفهمها او يستطيع التعامل معها الا المهندسين.
 
العلم تطور جدا من بعد قوانين نيوتن. ما يدخل في صناعة المحرك مئات من النظريات الدقيقة التي لا يفهمها او يستطيع التعامل معها الا المهندسين.
الفيزيائيين أولاً
 
هم الذين يضعون القوانين ولا غير. ثم يحولها المهندس لشيء محسوس.
يضعون القوانين و يقومون بالحسابات
لكن عملهم متكامل مع المهندسين
 
احساسي يقول بأن صناعه المحركات اسهل بكثير! لا اعلم لماذا تعطونها اكبر من حجمه (متأكد اني مخطئ)
 
الفيزيائيين أولاً
هم الذين يضعون القوانين ولا غير. ثم يحولها المهندس لشيء محسوس.

الفيزياء و الكيمياء و الاحياء و الرياضيات
هذه العلوم الاساسية
مثلاً

الطب اساسه الاحياء
هندسة كيميائية اساسها الكيمياء
وهكذا هذه القواعد للعمارة لتبني عليها
 
احساسي يقول بأن صناعه المحركات اسهل بكثير! لا اعلم لماذا تعطونها اكبر من حجمه (متأكد اني مخطئ)
سهل على الورق المشكل في التصنيع يحتاج دقة كبيرة وتركيبة سرية لصناعة بعض الاجزاء لتحمل الحرارة ويتكون المحرك من اكثر من 15 الف مكون ويستلزم لصناعته تعاون من شركات كثيرة
 
سهل على الورق المشكل في التصنيع يحتاج دقة كبيرة وتركيبة سرية لصناعة بعض الاجزاء لتحمل الحرارة ويتكون المحرك من اكثر من 15 الف مكون ويستلزم لصناعته تعاون من شركات كثيرة

صح. مواسير الغاز يجب ان تتحمل ضغط هااائل وحرارة رهيبة وفي نفس القت يجب ان تكون خفيفة جدا ومضادة للاهتزاز.

لا يمكن فعل ذلك بشكل تقليدي ولهذا هي من اسرار الدول.
 
شركات محتكره المجال لن تعطيك التقنية لتنافسها

شركة امريكية
General Electric
gettyimages-539405468.jpg


شركة امريكية
Pratt & Whitney
PW_logo_color.55675be141416.jpg


شركة فرنسية
Snecma
Snecma_logo.jpg

شركة بريطانية
Rolls-Royc
3dp_rollsjetengine_rolls_logo-e1446872876802.jpg


شركة روسية
Saturn

saturn_eng.png
 
عودة
أعلى