Lentokoneissa käytettävät moottorityypit
Useimmissa lentokoneissa on jonkinlainen ilmaa hengittävä suihkumoottori. Nämä moottorijärjestelmät imevät ilmaa, joka puristetaan, poltetaan ja puretaan ulos työntövoiman tuottamiseksi. Työntövoima voi tulla korkeapaineisesta pakokaasusta tai pyörivistä turbiinilavoista, jotka pyörittävät ulkoisia komponentteja.
Lentokoneiden yleisimmät moottorimallit ovat kaasuturbiineja. Kaasuturbiinimoottorit imevät ilmaa, joka sekoitetaan polttoaineeseen ja sytytetään tuottamaan kuumaa, laajenevaa kaasua. Paisuvan kaasun energiaa käytetään turbiinin voimanlähteenä, joka on akselin ympärillä pyörivä siipipyörä, joka pyörittää moottorin komponentteja, kuten potkureita ja puhaltimia. Nykyaikaisissa lentokoneissa käytetään erityyppisiä kaasuturbiinimoottoreita, jotka kaikki saavat voimansa pyörivistä siivistä ja palavasta ilmasta.
Turbofan:
Turbofan-moottorit ovat yleisimpiä liikennelentokoneissa, sillä ne tarjoavat huomattavan työntövoiman ja korkean polttoainetehokkuuden. Nämä moottorit tunnistaa helposti etupuolella olevasta suuresta puhaltimesta, jota käytetään valtavien ilmamäärien imemiseen.
Hauska fakta: Lentoonlähdön aikana tyypillinen lentoyhtiön moottori voi imaista sisäänsä yli tonnin verran ilmaa sekunnissa.
Osa tästä imuilmasta kanavoituu moottorin sydämeen palamista varten, kun taas osa ohjataan polttimen ympärille, jotta se voidaan työntää ulos suoraan suuttimesta.
Turbofan-moottoreiden tyypit
Turbofan-moottorit voidaan luokitella kahteen vaihtoehtoon ohitetun ilman osuuden perusteella.
- High-bypass-turbofanimoottorit ohjaavat suurimman osan ilmasta polttimen ympärille poistettavaksi suoraan suuttimesta työntövoimaa tuottavana pakokaasuna.
- Low-bypass-turbofanimoottorit ohjaavat enemmän imuilmaa moottorin eri vaiheiden läpi, jolloin ne tuottavat suuremman työntövoiman palamisen kautta, mutta kuluttavat myös enemmän polttoainetta.
Turbojet:
Turbojet-moottorit ovat varhaisempi variaatio, jossa ei ole isoa etupuolen tuuletinta. Ne olivat ensimmäiset kaasuturbiinit ilmailuun. Turbojetit imevät ilmaa suoraan kompressoriin, ja kaikki kuuma ilma kulkee poltto- ja turbiinivaiheiden läpi ennen kuin se poistuu potkurisuuttimen kautta. Suihkuturbiinimoottorit ovat suhteellisen yksinkertaisia ja pienikokoisia, mutta niistä puuttuu polttoainetehokkuus ja melua vähentävät edut, joita korkean ohivirtauksen turbofanilla on.
Hauska fakta: Suihkuturbiinimoottorit antoivat käyttövoiman Concordelle – sittemmin käytöstä poistetulle yliäänimatkustajakoneelle, joka pystyi lentämään kaksi kertaa äänennopeutta nopeammin kuin äänennopeus.
Turboprop:
Turboprop-moottori on pohjimmiltaan suihkuturbiinimoottori, johon on liitetty potkuri. Imuilma kulkee kompressorin ja polttokammion läpi, minkä jälkeen palanut kaasu käytetään pyörivän turbiinin käyttämiseen. Turbiinin akseli on kytketty moottorin ulkopuolella olevaan potkuriin, joka pyörii luoden työntövoimaa, joka kuljettaa lentokonetta eteenpäin. Tämän suihkumoottorin potkurin teho ja työntövoima ovat tasapainossa optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Turboprop-koneet tuottavat rajoitetun lentonopeuden, mutta ovat erittäin tehokkaita – minkä vuoksi ne ovat suosittuja pienemmissä kaupallisissa ja yksityisissä lentokoneissa.
Hauska fakta: Maailman suurimman turboprop-koneen, Antonov An-22:n, voimanlähteenä on neljä paria vastakkain pyöriviä potkureita, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin vääntömomentin tasapainottamiseksi.
Turboshaft:
Turbos akselimoottorit muistuttavat turboproppeja siinä mielessä, että ilmavirta valjastetaan käyttämään pyörivää turbiinia tehon tuottamiseksi. Tärkein ero on se, että potkuriturbiinimoottori pyörittää potkuria suoraan työntövoiman tuottamiseksi, kun taas turboaaltomoottori käyttää yleensä voimansiirtoa, joka puolestaan antaa voiman lentokoneelle. Turbomoottorit ovat yleisimpiä helikoptereissa, joissa turbiinin akseli yhdistyy vaihteistoon, joka pyörittää helikopterin roottoreita. Turboaaltoja käytetään yleisesti myös panssarivaunuissa, junissa ja laivoissa.
Ramjet ja Scramjet
Ramjetit ovat ilmaa hengittäviä polttomoottoreita, mutta ne eroavat kaasuturbiineista siinä, että niissä ei ole pyöriviä siipiä eikä liikkuvia osia. Ramjetit toimivat samoilla puristus-, palamis- ja pakokaasupäästöperiaatteilla, mutta ne tukeutuvat ainoastaan lentokoneen eteenpäin suuntautuvaan liikkeeseen sisään tulevan ilman puristamiseksi. Ramjetit ovat tehottomia pienillä nopeuksilla, mutta ne voivat kiihdyttää lentokoneen yliäänitasolle, minkä vuoksi ne ovat suosittuja hävittäjissä ja ohjuksissa.
Scramjetit toimivat samankaltaisilla periaatteilla, mutta ne saavuttavat vielä suurempia nopeuksia polttamalla yliääni-ilmaa moottorin ytimessä. NASA hyödynsi scramjetia kiihdyttääkseen miehittämättömän lentokoneen lähes 7000 mailin tuntinopeuteen – maailmanennätys kymmenkertaisella äänennopeudella.
Kriittisten komponenttien parantaminen
Lentokoneiden moottorit ovat yksi kehittyneimmistä koskaan luoduista järjestelmistä. Nämä modernit suihkumoottoreiden ihmeet valjastavat ilmasta saatavan energian nostamaan valtavia kuormia, lävistämään stratosfäärin ja ylittämään äänen nopeuden. Sen lisäksi, että suihkumoottorit ovat monimutkaisia ja tehokkaita, ne ovat myös poikkeuksellisen luotettavia – ne kuljettavat miljoonia matkustajia turvallisesti perille joka päivä.
Laserpeeringillä on kriittinen rooli eri tyyppisten lentokoneiden moottoreiden suorituskyvyn ja luotettavuuden kannalta, ja sen avulla insinöörit voivat kokeilla uusia mahdollisuuksia varmistaen samalla maksimaalisen turvallisuuden. Kaikki kaasuturbiinimoottorit ovat alttiita metallin väsymiselle tai jännityssäröille nopeasti pyörivissä siivissä. Jos yksittäinen siipi vioittuu moottorin käytön aikana, se voi vaurioittaa tai lamauttaa koko järjestelmän, jolloin lentokone, matkustajat ja miehistö joutuvat vaaraan. Metalliväsymyksellä on ollut tappava rooli useissa korkean profiilin ilmailukatastrofeissa, ja lapojen vikaantuminen on vaikuttanut moniin pelottaviin tilanteisiin – kuten tähän AirAsian lentoon kesäkuussa 2017, joka joutui kärsimään rajuista tärinöistä puhaltimen lavan rikkouduttua Australian rannikon edustalla.
Onneksi laserpeening tarjoaa ylivoimaisen metallinparannuksen, joka vähentää huomattavasti komponenttien vikaantumisen riskiä. Laserpeening estää väsymissäröilyä ja hidastaa merkittävästi särön etenemistä, mikä tuottaa turvallisempia ja kestävämpiä komponentteja, joilla on pidempi käyttöikä.
Katso, miten laserpeening esti ilmavoimien lentokoneiden moottorilapojen vaurioitumisen. Näin säästettiin arviolta 1 miljardi dollaria laskettuna kaikkien ilmavoimien moottoreiden osalta.
NÄYTÄ CASE STUDY
Pyydä ilmainen tarjous jo tänään