Straalmotoren

Turbofan

Motoren · Straalmotor · Demo

Een grote fan doet het meeste werk — stil, efficiënt, overal.

Vluchtconditie

ISA op 11.0 km: 217 K, 23 kPa, a = 295 m/s. Ontwerpenvelop: Mach 03.

Weergave

Uitlezing

Binnen de ontwerpenvelopTurbojet werkt dicht bij zijn bedoelde bedrijfspunt (Mach 0–3).
Specifieke stuwkracht898 N·s/kg
TSFC28.5 g/kNs
Uitstroomsnelheid1148 m/s
Vliegsnelheid251 m/s
Brandstof-luchtverhouding (f)0.0256
Turbine-uitgang (Tt5)1344 K

Rendementsketen

Thermisch
57%
Voortstuwend
36%
Totaal
20%

Totaal = thermisch × voortstuwend. Thermisch rendement komt van de drukverhouding; voortstuwingsrendement van het niet sneller wegslingeren van de uitlaat dan nodig.

In gewone taal

Verkeersvliegtuig — de gondel onder de vleugel is de motor

Een turbojet is in de kern een metalen buis die lucht naar binnen zuigt, er brandstof in verbrandt, en het hete gas naar achteren uitstoot — die stuwstraal is wat het vliegtuig vooruitduwt. Het is de oorspronkelijke straalmotor: het type dat de eerste straaljagers en de Concorde aandreef. Tegenwoordig vind je ze vooral nog in oudere militaire jets en raketten.

Meer detail
Hoe de turbojet werkt

Een turbojet is de meest zuivere straalmotor: de inlaat voedt een compressor die de lucht samenperst, in de verbrandingskamer verbrandt brandstof, en het hete gas raast naar buiten door een turbine (die de compressor aandrijft) en een straalpijp. Alle stuwkracht komt uit de impuls van die ene, snelle uitlaatstraal.

Omdat de hele luchtstroom naar zeer hoge snelheid wordt versneld, is een turbojet efficiënt zodra het vliegtuig zelf snel gaat — maar verkwistend en luid bij lage snelheid, waar veel energie verloren gaat als bewegingsenergie van de straal. Precies dat laat de term voortstuwingsrendement zien.

De uitlaatgassen worden versneld tot V9V_9; de stuwkracht per eenheid lucht is de impulstoename, en het thermisch rendement is het ideale Brayton-resultaat, bepaald door de totale drukverhouding τrτc\tau_r\tau_c:

Fm˙=V9V0,ηth=11τrτc\frac{F}{\dot m} = V_9 - V_0, \qquad \eta_{th} = 1 - \frac{1}{\tau_r\,\tau_c}

Geïdealiseerd model. Dit is een ideale cyclus: één calorisch perfect gas (γ=1.4\gamma=1.4), geen componentverliezen, en de uitlaatgassen zijn perfect ontspannen tot omgevingsdruk. Ze laten zien welke trends bepalen waar elke motor voor is — het is geen stap-voor-stap prestatiemodel.

Toepassingen en echte motoren

Waar het wordt gebruikt

  • Vroege straalverkeersvliegtuigen en jachtvliegtuigen (jaren 1950–1970)
  • Supersone vlucht, waar een hoge straalsnelheid juist een voordeel is
  • Raketten en drones die een eenvoudige, compacte motor nodig hebben

Praktijkvoorbeelden

  • GE J79 (F-4 Phantom)
  • Rolls-Royce Olympus (Concorde)
  • Pratt & Whitney J57