Hiện nay trong kỹ thuật hàng không và vũ trụ có 5 loại động cơ phản lực chính, mỗi loại đều có ưu nhược điểm và ứng dụng khác nhau. Hãy cùng XecoV tìm hiểu cơ bản về các loại động cơ phản lực này.
1. Turbojet – Động cơ tuốc bin phản lực luồng
Ý tưởng cơ bản của động cơ tuốc bin phản lực rất đơn giản. Không khí được đưa vào từ một khe hở phía trước động cơ được nén từ 3 đến 12 lần áp suất ban đầu của nó trong máy nén. Nhiên liệu được thêm vào luồng không khí nén và được đốt cháy trong buồng đốt để nâng nhiệt độ của hỗn hợp chất lỏng lên khoảng 1.100 F đến 1.300 F. Không khí nóng thu được sẽ đi qua tuabin dẫn động máy nén.
Nếu tuabin và máy nén hoạt động hiệu quả, áp suất khi tuabin xả sẽ gần gấp đôi áp suất khí quyển và áp suất dư thừa này được đưa đến vòi phun để tạo ra dòng khí vận tốc cao tạo ra lực đẩy. Sự gia tăng đáng kể về lực đẩy có thể đạt được bằng cách sử dụng bộ đốt sau. Đây là một buồng đốt thứ hai được bố trí sau tuabin và trước vòi phun. Bộ đốt sau làm tăng nhiệt độ của khí trước vòi phun. Kết quả của sự gia tăng nhiệt độ này là lực đẩy tăng khoảng 40% khi cất cánh và một tỷ lệ phần trăm lớn hơn nhiều ở tốc độ cao khi máy bay ở trên không.
Động cơ tuốc bin phản lực là một động cơ phản ứng. Trong động cơ phản ứng, các khí nở ra đẩy mạnh vào mặt trước của động cơ. Động cơ tuốc bin phản lực hút không khí vào và nén hoặc ép nó. Các luồng khí đi qua tuabin và làm cho nó quay. Những luồng khí này dội ngược lại và bắn ra phía sau ống xả, đẩy máy bay về phía trước.
2. Động cơ phản lực Turboprop
Động cơ phản lực cánh quạt là động cơ phản lực gắn với cánh quạt. Tua bin ở phía sau được quay bởi khí nóng, và điều này làm quay một trục dẫn động cánh quạt. Một số máy bay nhỏ và máy bay vận tải chạy bằng động cơ phản lực cánh quạt.
Giống như động cơ tuốc bin phản lực, động cơ phản lực cánh quạt bao gồm một máy nén, buồng đốt và tuabin, áp suất không khí và khí cháy được sử dụng để chạy tuabin, sau đó sẽ tạo ra công suất để dẫn động máy nén. So với động cơ tuốc bin phản lực, động cơ phản lực cánh quạt có hiệu suất đẩy tốt hơn ở tốc độ bay dưới 500 dặm một giờ. Động cơ phản lực cánh quạt hiện đại được trang bị cánh quạt có đường kính nhỏ hơn nhưng số lượng cánh lớn hơn để hoạt động hiệu quả ở tốc độ bay cao hơn nhiều. Để phù hợp với tốc độ bay cao hơn, các cánh có hình dạng linh dương sừng kiếm với các cạnh dẫn ngược xuôi ở đầu cánh. Động cơ có các cánh quạt như vậy được gọi là propfan.
Gyorgy Jendrassik nhà vật lý và kỹ sư cơ khí người Hungary, người làm việc cho công trình toa xe Ganz ở Budapest, đã thiết kế động cơ phản lực cánh quạt hoạt động đầu tiên vào năm 1938. Được gọi là Cs-1, động cơ của Jendrassik được thử nghiệm lần đầu tiên vào tháng 8 năm 1940; Cs-1 đã bị bỏ rơi vào năm 1941 mà không được đưa vào sản xuất do Chiến tranh. Max Mueller đã thiết kế động cơ phản lực cánh quạt đầu tiên được đưa vào sản xuất năm 1942.
3. Động cơ phản lực Turbofan – Động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt
Động cơ phản lực cánh quạt có một quạt lớn ở phía trước, giúp hút không khí vào. Phần lớn luồng không khí xung quanh bên ngoài động cơ, giúp động cơ hoạt động êm hơn và tạo ra nhiều lực đẩy hơn ở tốc độ thấp. Hầu hết các máy bay hiện nay đều chạy bằng turbofan. Trong một tuabin phản lực, tất cả không khí đi vào cửa nạp sẽ đi qua bộ tạo khí, bao gồm máy nén, buồng đốt và tuabin. Trong động cơ phản lực cánh quạt, chỉ một phần không khí đi vào buồng đốt.
Phần còn lại đi qua quạt hoặc máy nén áp suất thấp và được phun ra trực tiếp như một tia “lạnh” hoặc trộn với khí thải của bộ tạo khí để tạo ra một tia “nóng”. Mục tiêu của loại hệ thống rẽ nhánh này là tăng lực đẩy mà không làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Nó đạt được điều này bằng cách tăng tổng lưu lượng không khí và giảm vận tốc trong cùng một nguồn cung cấp năng lượng.
4. Động cơ Turboshaft
Đây là một dạng khác của động cơ tua-bin khí hoạt động giống như một hệ thống động cơ phản lực turboprop. Nó không dẫn động cánh quạt đẩy. Thay vào đó, nó cung cấp năng lượng cho cánh quạt máy bay trực thăng. Động cơ trục turboshaft được thiết kế sao cho tốc độ của cánh quạt trực thăng không phụ thuộc vào tốc độ quay của bộ tạo khí. Điều này cho phép tốc độ rôto được giữ không đổi ngay cả khi tốc độ của bộ tạo khí được thay đổi để điều chỉnh lượng công suất được tạo ra.
5. Động cơ Ramjet – Động cơ phản lực dòng thẳng
Đây là động cơ phản lực đơn giản nhất không có bộ phận chuyển động. Tốc độ của động cơ phản lực “nhồi” hoặc ép không khí vào động cơ. Về cơ bản nó là một động cơ phản lực tuốc bin, mà các bộ phận quay đã được loại bỏ. Ứng dụng của nó bị hạn chế bởi thực tế là tỷ lệ nén của nó phụ thuộc hoàn toàn vào tốc độ chuyển tiếp. Động cơ ramjet không tạo ra lực đẩy tĩnh và lực đẩy nói chung rất nhỏ ở tốc độ dưới âm thanh, tức là nó không thể di chuyển một chiếc máy bay ở trạng thái tĩnh. Do đó, máy bay sử dụng động cơ ramjet yêu cầu một số hình thức cất cánh có hỗ trợ, chẳng hạn như một máy bay khác. Nó đã được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống tên lửa dẫn đường. Các phương tiện vũ trụ sử dụng loại động cơ phản lực này.
2018, Update 2023
