Kaj je razmerje obvoda?

Bypass ratio (BPR) je izraz, ki se uporablja za izražanje razmerja med količino zraka, ki teče skozi obvodni ventilator in okoli jedra sodobnega reaktivnega motorja, in količino zraka, ki teče skozi jedro. Pri zgodnjih reaktivnih motorjih je bila večina zraka, ki je prehajala v dovod motorja, uporabljena v procesu zgorevanja in je šla skozi jedro motorja, da bi izstopila pri izpuhu motorja. Čeprav so ti zgodnji letalski motorji proizvajali zadosten potisk, so porabili veliko goriva, povzročali prekomerne emisije in bili zelo hrupni. Napredek v tehnologiji turbinskega pogona in stalen pritisk za proizvodnjo tišjih, čistejših in varčnejših letalskih elektrarn sta privedla do razvoja motorjev z veliko višjimi razmerji obvoda. Najnovejša generacija reaktivnih motorjev iz leta 2011 ima razmerja povratnih vrednosti kar osem proti ena, zaradi česar so tihi, čisti in veliko bolj učinkoviti.

V zelo osnovnih besedah ​​je povprečna turbinska elektrarna ali reaktivni motor, kot jih pogosteje imenujemo, sestavljena iz dveh glavnih delov ali stopenj, ki sta med seboj povezana z osrednjo gredjo. Ta dva dela sta nameščena v zaprti cevi in ​​sta sestavljena iz niza lopatic kompresorja na sprednji strani motorja in sklopa lopatic turbine na zadnji strani. Območje med obema deloma se uporablja kot zgorevalna komora. Oba konca cevi sta odprta za zunanjo atmosfero, pri čemer sprednji ali sprednji konec služita kot dovod, zadnja odprtina pa kot izpušna.

Ko motor deluje, se zrak, ki vstopa v dovod, stisne s stopnjo kompresorja in potisne v zgorevalno komoro. Tam se stisnjen zrak pomeša z razpršenim gorivom in vžge. Hitro razširitveni plin nato preide in zavrti stopnjo turbine, preden izstopi pri izpuhu. Ta vroč plin zagotavlja odstotek potiska motorja in, ker sta turbina in kompresor medsebojno povezana, vzdržuje celoten cikel. Pri starejših reaktivnih motorjih je bil v tem procesu uporabljen visok delež zraka, ki vstopa v motor, pri čemer je večina celotnega potiska motorja nastala z izpušnimi plini.

Čeprav je ta sistem dobro deloval, je imel več pomanjkljivosti, kot so visoka poraba goriva, velike količine emisij, ki jih proizvajajo motorji, in presežek hrupa. Spiralni stroški goriva in vedno večja okoljska ozaveščenost, skupaj s pritiskom za zmanjšanje ravni hrupa okoli letališč, so sčasoma privedli do razvoja tega, kar je zdaj znano kot motor z visokim obvodom. Ti motorji imajo še vedno enako osnovno strukturo kot starejše različice, vendar imajo zelo velik ventilator prve stopnje, zaprt v gondoli, ki obdaja jedro. Ko ti motorji delujejo, večina zraka, ki prehaja v dovod, v celoti obide jedro.

To ima številne pomembne prednosti. Prva je poraba goriva z velikim povečanjem potiska obvoda, ki zmanjša količino potiska, ki je potrebna pri procesu zgorevanja osrednjega jedra. Drugi je zmanjšanje hrupa, ki ga povzroča nižji izpušni tlak, in dušilni učinek obvodnega zraka, ki prehaja skozi izpuh. Obvodni zrak tudi hladi motor, kar omogoča popolnejše zgorevanje goriva s sorazmernim zmanjšanjem emisij.

Od leta 2011 imajo sodobni motorji z visokim obvodnim razmerjem razmerja do 10-krat večja od zgodnjih tipov. Pratt & Whitney JT 8D na starem Boeingu 737–200 je imel razmerje obvoza 0.96 proti ena. Rolls Royce Trent 900 na novem Airbusu A380 ali Boeing 777 ima razmerje 8.7 proti ena. To pomeni, da okoli motorja teče skoraj devetkrat več zraka kot skozi jedro. Edini čas, ko so motorji z nizkim obvodnim razmerjem boljši, je v aplikacijah nadzvočnega letenja. Dober primer so motorji na Concordeju, ki so imeli razmerje obvoda nič proti ena, pri čemer je ves vstopni zrak šel naravnost po rdečem pasu.