A modern repülés a sugárhajtóműnek köszönheti sikerét. A technológiát eredetileg az 1930-as évek végén és az 1940-es évek elején fejlesztették ki a második világháborúban való katonai felhasználásra, de azóta az utasszállító repülőgépek forradalmát is ez hajtotta.
A sugárhajtóműnek számos különböző változata létezik, de az utasszállító repülőgépekben leggyakrabban használtat turbóventilátornak nevezik (mivel egy turbinát és egy ventilátort tartalmaz). Az alábbi leírás kifejezetten a turbóventilátorokról szól, de nagy része általánosabban is alkalmazható.
Hogyan működnek ezek a mérnöki csodák?
A legegyszerűbb szinten a sugárhajtómű működése négy szóra redukálható: szív, szorít, bumm, fúj. Bontsuk le, hogy ez mit jelent.
Szívás
Ha megnézünk egy sugárhajtóművet, az első, amit általában észreveszünk, hogy az elején egy óriási, soklapátos ventilátor van, benne az úgynevezett szívócsővel. A lapátok pontosan ugyanúgy működnek, mint egy propeller vagy egy asztali ventilátor lapátjai: beszívják a levegőt, és nagy sebességgel kilökik a másik oldalon. A sugárhajtóművek ventilátorának azonban sokkal több lapátja van, mint egy asztali ventilátornak: gyakran 20-nál is több. Gondoljon a ventilátorra úgy, mint egy szteroidos propellerre.
A legtöbb modern sugárhajtóműben a ventilátor önmagában képes a hajtómű tolóerejének, azaz “tolóerejének” akár 90%-át is megtermelni. Ahhoz, hogy megtudjuk, honnan származik a maradék 10%, tovább kell követnünk a levegő útját.
Squeeze
Már magunk mögött hagyjuk a sugárhajtóművek előtti technológiát. Miután a ventilátor beszívja a levegőt, annak egy része nem csak a motor köré kényszerül, hanem az úgynevezett kompresszorba kerül. Odabent a levegőt sok forgó, apró lapátokkal megrakott korong tolja tovább egy egyre kisebb és kisebb cső mentén. Ez gyorsan összepréseli a levegőt, így az üzemanyag hozzáadásával sokkal sűrűbbé, forróbbá és robbanékonyabbá válik.
Bang
A piromániások számára itt kezdődik a móka. A sűrített levegőhöz üzemanyagot adunk, ami egy rendkívül illékony keveréket hoz létre, amihez egy egyszerű szikra szükséges az égéshez. Ez történik az égéstérben, ahol az üzemanyag-levegő keverék szétpermeteződik és meggyullad, gyorsan tágítva a levegőt és létrehozva a motor maradék tolóerejét.
Fúvás
A levegő gyors tágulása az égés során hatalmas nyomás keletkezik, amelynek kiutat kell találnia. A sugárhajtóműből a kivezető út egy másik cső végén van, amely tele van forgó, lapátokkal sűrűn ellátott korongokkal, amelyeket a táguló gáz ereje forgat. Ezt a részt turbinának nevezik. A turbina végénél a gázok nagy sebességgel távoznak a hajtóműből, és ellenkező irányú erőt fejtenek ki a hajtóműre. (Newton harmadik törvényének megfelelően: minden hatásnak van egy egyenlő és ellentétes reakciója).
A modern sugárhajtómű zseniális része, hogy a szívóventilátort, a kompresszort, az égéstermet és a turbinát egyetlen, a motor belsejében végigfutó tengely köti össze. Így amikor a táguló gázok megpörgetik a hátul lévő turbinát, az segít megpörgetni az elöl lévő ventilátort, ami fenntartja a folyamatot, és nagyobb tolóerőt generál.