موتور توربوفن
Turbofanموتور و پیشرانش
توربوفن موتور غالب هواپیماهای مسافربری امروز است: فن بزرگ جلویی بخشی از هوا را مستقیم به عقب میراند و بخش دیگر را وارد هستهٔ توربینی میکند. همین تقسیم هواست که بازده سوخت توربوفن را از توربوجت خالص، نسل قبلیاش، بهمراتب بالاتر برده.
هوا از کجا به کجا میرود
فن جلوی موتور، همان تیغههای بزرگی که از بیرون دیده میشود، هوا را میمکد و آن را به دو مسیر جدا میکند. بخشی وارد هستهٔ موتور میشود، از کمپرسور و محفظهٔ احتراق و توربین میگذرد و بهصورت گاز داغ به بیرون رانده میشود. بخش دیگر، بدون آنکه وارد این چرخه شود، از کانالی دور هسته عبور میکند و مستقیم به عقب میرود؛ به همین هوا هوای کنارگذر میگویند.
نسبت میان این دو جریان، نسبت کنارگذر، همان چیزی است که موتورهای توربوفن نسلهای مختلف را از هم جدا میکند و مقالهای جداگانه دارد. آنچه اینجا مهم است این است که هر دو جریان، هم هوای کنارگذر و هم گاز داغ خروجی هسته، رانش تولید میکنند؛ توربوفن یک موتور نیست که رانشش فقط از سوختن بیاید.
چرا از توربوجت بهتر است
توربوجت خالص، نسلی که پیش از توربوفن رایج بود، همهٔ هوای مکیدهشده را از هسته عبور میداد و رانش را تنها از سرعت بالای گاز خروجی میگرفت. مشکل این روش این است که راندهشدن مقدار کمی هوا با سرعت بسیار زیاد، انرژی بیشتری هدر میدهد تا راندهشدن مقدار زیادی هوا با سرعت کمتر؛ برای همان مقدار رانش، سوخت بیشتری میسوزد.
توربوفن با کنارگذر بخشی از هوا، دقیقاً همین معامله را عوض میکند: مقدار هوای جابهجاشده را زیاد و سرعت متوسط خروجی را کم میکند. نتیجه، مصرف سوخت ویژهٔ پایینتر و صدای کمتر است؛ همین دو ویژگی است که توربوفن را برای پروازهای مسافربری مقرونبهصرفه کرده.
نمونههایی که روی نقشه دیده میشوند
تقریباً هر هواپیمای مسافربریای که روی آسمانجو دیده میشود با یک یا دو یا چهار توربوفن پرواز میکند. خانوادهٔ CFM56 روی بیشتر بوئینگ ۷۳۷ و ایرباس A320 نسل قدیم، LEAP جانشین آن روی ۷۳۷ مکس و A320neo، GE90 و GEnx روی بوئینگ ۷۷۷ و ۷۸۷، و خانوادهٔ Trent رولزرویس روی ایرباس A330 و A350 و بوئینگ ۷۸۷ از شناختهشدهترینهایند.
موتور ژئوردترد (Geared turbofan) خانوادهٔ Pratt & Whitney PW1000G، که روی ایرباس A320neo و ایرباس A220 نصب میشود، یک گیربکس میان فن و شفت آن قرار میدهد تا فن با سرعتی کندتر از توربین بچرخد؛ این طراحی اجازه میدهد فن بزرگتر و نسبت کنارگذر بالاتر برود بدون آنکه توربین از سرعت بهینهٔ خودش عقب بیفتد.