טורבינת גז
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
 |
ערך זה זקוק לעריכה, על מנת שיתאים לסגנון המקובל בוויקיפדיה. לצורך זה ייתכנו סיבות אחדות: פגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים, סגנון הטעון שיפור או צורך בהגהה. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו. |
טורבינת גז, רכיב המניע את מכלול הרכיבים הסובבים במנוע והנפוץ כיום במנועי טורבינה. "מנועי טורבינה" הוא שם כולל למשפחת המנועים המכילים טורבינה, כשביניהם מנוע סילון (Turbo-jet), הפרופלור (Turbo-prop) והציר (TURBO-SHAFT). כולם משתמשים בטורבינה כשההבדל בין המנועים הינו במוצר הסופי שהוא בהתאמה דחף סילוני של גזים, דחף/סחב של אוויר אטמוספירי או הספק להנעת רוטור/ממסר.
[עריכה] פעולת הטורבינה
הטורבינה מורכבת במנוע על ציר שבצידו השני מורכב המדחס. הגזים החמים בלחץ גבוה, היוצאים מתא השריפה, גורמים לסיבובה ולסיבוב המדחס עימה. המדחס מעצם סיבובו שואב אוויר למנוע לתוך תא השריפה, בו מתרחשת הבעירה ומספק בעקביות גזים לטורבינה, שממשיכה להניע את כל המנוע. תחילת התהליך הינו על ידי סיבוב הטורבינה באמצעות מקור חיצוני (מנוע קטן) ויצירת הצתה על ידי מצתים בתא השריפה. עם ייצוב המנוע בסל"ד מסוים, מנותק המקור החיצוני והמנוע ממשיך להסתובב עצמאית בהתאם לחוקי הבקרה שלו.
לטורבינה, כמו גם למדחס, יש שני שלבים: סטטור ורוטור. הסטטור הינו חלק נייח הבנוי משורת להבים בקוטר הטורבינה. להבים אלו מכווינים את הגזים העוזבים את תא השריפה לעבר להבי הרוטור של הטורבינה על מנת לנצל באופן מיטבי את אנרגיית הגז ולהמירה באמצעות סיבוב רוטור הטורבינה לאנרגיה מכנית (קינטית). חישוב מהירויות זרימת הגז בין להבי הסטטור והרוטור נעשה על ידי משולש מהירויות, הכולל את המהירות המוחלטת של הגז, מהירות סיבוב הרוטור והמהירות היחסית ביניהם. משולש המהירויות מכתיב את זוויות להבי הסטטור והרוטור בעת תכנונם וכן את מהירות סיבוב הטורבינה. בטורבינה הסטטור הינו לפני הרוטור ובמדחס ההפך.
במנועים מתקדמים, ממשפחת מנועי המניפה (TURBO-FAN), קיימות שתי טורבינות, כאשר כל אחת מהן מקושרת למדחס באמצעות ציר נפרד. המדחס הראשון הינו מדחס לחץ נמוך, שהוא למעשה המניפה, מחובר לטורבינה האחרונה במנוע, שנקראת טל"נ - טורבינה לחץ נמוך. לאחר המניפה נמצא המדחס במנוע, אשר מחובר לטורבינה הראשונה, הנקראת טל"ג - טורבינה לחץ גבוה. שני הצירים המחברים את מכלול הלחץ הנמוך (מניפה-טל"נ) ומכלול הלחץ הגבוה (מדחס-טל"ג) הינם קונטנצריים ועוברים האחד בתוך השני. מנועי מניפה חסכוניים יותר בדלק ככל שקוטר המניפה גדול יותר ולכן מצויים לרוב במטוסי נוסעים, אשר אינם זקוקים לשטח חתך קטן ומהירויות גבוהות כמטוסי קרב.
[עריכה] יכולות וביצועים
על מנת למדוד יכולותיה וביצועיה של הטורבינה קיימים מושגים כגון נצילות ויעילות. על מנת שטורבינה תפיק את המירב ותמזער הפסדים, כל להב, גם של הסטטור וגם של הרוטור, נמצאות מול אטם אוויר למניעת דליפות אוויר, שלא ינוצל לתהליך המרת האנרגיה על ידי הטורבינה. אטם האוויר הנפוץ הינו מסוג חלת דבש, הנשחקת אל מול הלהבים וכך משאירה אפס מרחק בין הלהב לאטם ומונעת בריחת אוויר. עם הזמן, שבעת עבודת הטורבינה, הלהבים מתארכים עקב מאמצים צנטרפוגליים וטמפרטורה גבוהה מאד. עקב כך נשחקת חלת הדבש לעומק גדול יותר מאורך הלהב בעודו קר. לכן בהנעת מנוע (מנוע קר - מרווח גדול - הפסדים) נצילותו נמוכה יותר מאשר בעת פעילותו הנדרשת (מנוע חם - להבים מוארכות - מרווח קטן - פחות הפסדים).
ללהבי טורבינה, בשונה מלהבי מדחס, יש בדרך כלל מנגנון קירור. להבי מדחס אינם סובלים מעומסי חום גבוהים כמו להבי הטורבינה ולכן אינם זקוקים לכך. להבי הטורבינה הם חלולים ומחולקים ל"תאים", כשלכל תא יש חורי כניסת אוויר קירור וחורי יציאת האוויר שהתחמם מהלהב. על ידי כך נמנעת התכת להבי הטורבינה.
