نسبت کنارگذر و توربوفن بزرگکنارگذر
Bypass ratioموتور و پیشرانش
نسبت کنارگذر میگوید چقدر هوا از کنار هستهٔ موتور توربوفن رد میشود در برابر هوایی که وارد هسته میشود. هرچه این نسبت بالاتر برود موتور معمولاً کممصرفتر و ساکتتر میشود، اما فن بزرگتر و قطورتری هم میخواهد؛ همان فنی که زیر بال ۷۳۷ مکس را تنگ کرد.
نسبت کنارگذر چیست
نسبت کنارگذر حاصل تقسیم جرم هوایی است که از کانال کنارگذر عبور میکند بر جرم هوایی که وارد هستهٔ موتور میشود. توربوجتهای قدیمی نسبت کنارگذر صفر داشتند، چون کنارگذری در کار نبود؛ توربوفنهای اولیه مثل JT8D نسبتی نزدیک به یک داشتند؛ موتورهای امروزی این عدد را به ده و بالاتر رساندهاند.
برای مقایسه: CFM56 که روی نسل قدیم ۷۳۷ و A320 نصب است نسبت کنارگذری حدود پنج تا شش دارد. GE90 روی بوئینگ ۷۷۷ حدود هشت تا نه، و LEAP و Trent XWB روی نسل جدیدتر هواپیماها به نه تا ده میرسند. موتور ژئوردترد PW1000G با گذاشتن گیربکس میان فن و شفت، این عدد را تا حدود دوازده هم برده.
چرا بازده را بالا میبرد
هوای کنارگذر بدون سوختن رانش تولید میکند، فقط با شتابگرفتن از عبور از فن. جابهجا کردن حجم زیادی هوا با شتاب کم، از نظر ترمودینامیکی کاراتر از جابهجا کردن حجم کمی هوا با شتاب زیاد است؛ به همین دلیل موتور با نسبت کنارگذر بالاتر، برای تولید همان مقدار رانش، سوخت کمتری میسوزاند.
همین موضوع صدا را هم کم میکند: بیشتر سروصدای موتورهای قدیمی از اختلاط سریع گاز داغ پرسرعت خروجی هسته با هوای ساکن اطراف میآمد. وقتی هوای کنارگذر با سرعتی نزدیکتر به گاز هسته خارج میشود، این اختلاط ملایمتر و صدا کمتر است.
قیمتی که فن بزرگتر میگیرد
نسبت کنارگذر بالاتر یعنی فن قطورتری لازم است، و فن قطورتر یعنی ناسل قطورتر. همین قطر است که مهندسان بوئینگ ۷۳۷ مکس را مجبور کرد ناسل موتور LEAP را بالاتر و جلوتر از محل قبلی زیر بال بگذارند تا از زمین فاصله بگیرد، تغییری در آیرودینامیک هواپیما که بعدها به بحثهای ایمنی آن مدل مربوط شد.
قطر بزرگتر همچنین مقاومت هوا و وزن موتور را افزایش میدهد، پس رابطهٔ میان نسبت کنارگذر و بازده کلی هواپیما یک خط صعودی بیپایان نیست؛ طراحان بین بازده موتور بهتنهایی و هزینهٔ آیرودینامیکی و وزنی فن بزرگتر تعادل برقرار میکنند.