turboprop - Turboprop

Propfan veya turbofan ile karıştırılmamalıdır .

Solda GE T64 pervane, ortada aksesuarlı şanzıman ve sağda gaz jeneratörü (türbin)

Bir turboprop motor, bir uçak pervanesini çalıştıran bir türbin motorudur .

Bir turboprop, bir emme, redüksiyon dişli kutusu, kompresör , yanma odası , türbin ve bir sevk nozülünden oluşur . Hava girişe çekilir ve kompresör tarafından sıkıştırılır. Daha sonra yakıt-hava karışımının yandığı yakıcıdaki basınçlı havaya yakıt eklenir . Sıcak yanma gazları türbin boyunca genişler. Türbin tarafından üretilen gücün bir kısmı kompresörü çalıştırmak için kullanılır. Gazlar daha sonra motorun arkasından dışarı atılır. Bir turbojetin aksine , motorun egzoz gazları , motor gücünün neredeyse tamamı pervaneyi tahrik etmek için kullanıldığından, önemli bir itme yaratmak için yeterli enerji içermez.

teknolojik yönler

Bir turboprop motorun çalışmasını gösteren şematik diyagram
Çeşitli gaz türbini motor konfigürasyonları için tahrik verimliliği karşılaştırması

Bir turboproptaki egzoz itişi, türbin genleşmesinden ek güç (kompresörü çalıştırmak için gerekli olanın ötesinde) çıkarılarak elde edilen şaft gücü lehine feda edilir. Türbin sistemindeki ek genleşme sayesinde egzoz jetindeki artık enerji düşüktür. Sonuç olarak, egzoz jeti toplam itmenin yaklaşık %10'unu üretir. İtkinin daha yüksek bir oranı, düşük hızlarda pervaneden, yüksek hızlarda ise daha az gelir.

Turboproplar , 50-100 baypas oranlarına sahiptir, ancak sevk hava akışı pervaneler için fanlara göre daha az net bir şekilde tanımlanmıştır.

Pervane, yüksek RPM /düşük tork çıkışını düşük RPM/yüksek torka dönüştüren bir redüksiyon dişlisi aracılığıyla türbine bağlanmıştır . Pervanenin kendisi normalde , pervane kontrol gereksinimlerinin çok farklı olması dışında, daha büyük uçak pistonlu motorlarında kullanılana benzer sabit hızlı (değişken hatveli) bir pervane türüdür .

Turbofan jet motorlarında kullanılan küçük çaplı fanlardan farklı olarak pervane, büyük miktarda havayı hızlandırmasını sağlayan geniş bir çapa sahiptir. Bu, belirli bir itme miktarı için daha düşük bir hava akımı hızına izin verir. Düşük hızlarda büyük miktarda havayı küçük miktarda havayı büyük ölçüde hızlandırmak için daha verimli olduğundan, düşük disk yüklemesi (birim disk alanı başına itme) uçağın enerji verimliliğini artırır ve bu da azalır. yakıt kullanımı.

Pervaneler, uçağın uçuş hızı, kanat uçlarından geçen hava akımının ses hızına ulaşması için yeterince yüksek olana kadar iyi çalışır. Bu hızın ötesinde, pervane itme kuvvetine dönüştürülen pervaneyi tahrik eden gücün oranı önemli ölçüde düşer. Bu nedenle turboprop motorları daha hızlı 0.6-0.7 daha uçmak uçakta kullanılmaz Mach . Ancak turboprop motorlara çok benzeyen propfan motorlar , 0.75 Mach'a yaklaşan uçuş hızlarında seyir yapabilirler. Çok çeşitli hava hızlarında pervane verimliliğini korumak için turboproplar sabit hızlı (değişken hatveli) pervaneler kullanır. Sabit hızlı bir pervanenin kanatları, uçak hızı arttıkça eğimi artırır. Bu tip pervanenin bir başka avantajı da, pistte durma mesafesini azaltmak için ters itme oluşturmak için kullanılabilmesidir. Ek olarak, motor arızası durumunda, pervane tüylenebilir , böylece çalışmayan pervanenin sürüklenmesi en aza indirilir.

Güç türbini, gaz jeneratörü bölümü ile entegre olabilirken, günümüzde birçok turboprop, ayrı bir koaksiyel şaft üzerinde serbest bir güç türbinine sahiptir. Bu, pervanenin kompresör hızından bağımsız olarak serbestçe dönmesini sağlar.

Tarih

Alan Arnold Griffith , 1926'da kompresör tasarımı üzerine bir makale yayınlamıştı . Kraliyet Uçak Kurumu'ndaki müteakip çalışma, bir pervaneyi çalıştıracak eksenel kompresör tabanlı tasarımları araştırdı. 1929'dan itibaren Frank Whittle , jet itişi için motor tarafından üretilen tüm gaz gücünü kullanacak santrifüj kompresör tabanlı tasarımlar üzerinde çalışmaya başladı.

Dünyanın ilk turbopropu, Macar makine mühendisi György Jendrassik tarafından tasarlandı . Jendrassik 1928'de bir turboprop fikri yayınladı ve 12 Mart 1929'da buluşunun patentini aldı. 1938'de küçük ölçekli (100 Hp; 74,6 kW) deneysel bir gaz türbini inşa etti. Daha büyük Jendrassik Cs-1 , tahmini 1.000 bhp çıkışa sahip, 1937 ve 1941 yılları arasında Budapeşte'deki Ganz Works'te üretildi ve test edildi. 15 kompresör ve 7 türbin aşaması, dairesel yanma odası ile eksenel akış tasarımına sahipti. İlk kez 1940'ta çalıştırıldığında, yanma sorunları çıktısını 400 bhp ile sınırladı. 1941 yılında savaş nedeniyle motor terk edilmiş ve fabrika konvansiyonel motor üretimine geçmiştir.

Mart 1945'te Hucknall'da bir test teçhizatında bir Rolls-Royce RB.50 Trent

Genel basında turboprop motorların ilk sözü, gelecekteki olası bir turboprop motorunun nasıl görünebileceğinin ayrıntılı bir kesit çizimini içeren İngiliz havacılık yayını Flight'ın Şubat 1944 sayısındaydı . Çizim, gelecekteki Rolls-Royce Trent'in neye benzeyeceğine çok yakındı. İlk İngiliz turboprop motoru Rolls-Royce RB.50 Trent , dönüştürülmüş bir Derwent II'ydi , redüksiyon dişlisi ve Rotol 7 ft 11 inç (2.41 m) beş kanatlı pervane. Tek "Trent-Meteor" olan Gloster Meteor EE227'ye iki Trent takıldı ve böylece üretim için tasarlanmamış bir test yatağı olmasına rağmen dünyanın ilk turboprop motorlu uçağı oldu. İlk olarak 20 Eylül 1945'te uçtu. Rolls-Royce, Trent'teki deneyimlerinden yola çıkarak , askeri ve sivil kullanım için tam tip sertifikalı ilk turboprop motor olan Rolls-Royce Clyde'ı ve en çok kullanılanlardan biri haline gelen Dart'ı geliştirdi . şimdiye kadar yapılmış güvenilir turboprop motorlar. Dart üretimi elli yıldan fazla devam etti. Dart ile çalışan Vickers Viscount , üretime giren ve çok sayıda satılan ilk turboprop uçaktı. Aynı zamanda ilk dört motorlu turboprop oldu. İlk uçuşunu 16 Temmuz 1948'de yaptı. Dünyanın ilk tek motorlu turboprop uçağı, ilk uçuşunu 24 Mart 1948'de yapan Armstrong Siddeley Mamba ile güçlendirilmiş Boulton Paul Balliol'du .

Kuznetsov NK-12 hala en güçlü turboprop olduğunu

BMW, süre Sovyetler Birliği, Junkers Motorenwerke Alman Dünya Savaşı II turboprop ön tasarım çalışmaları üzerine inşa Heinkel-hirth ve Daimler-Benz da yansıtılan tasarımlar üzerinde çalıştı. Sovyetler Birliği, Boeing'in B-52 Stratofortress'i ile karşılaştırılabilir jet motorlu bir stratejik bombardıman uçağının gövdesini oluşturacak teknolojiye sahipken, bunun yerine dört Kuznetsov NK-12 turboprop ile güçlendirilmiş ve sekiz kontra ile eşleştirilmiş Tupolev Tu-95 Bear'i üretti. 575 mph'yi aşan maksimum seyir hızlarına ulaşmak için süpersonik uç hızlarına sahip dönen pervaneler (nasel başına iki), ilk jet uçaklarının çoğundan daha hızlı ve çoğu görev için jet seyir hızlarıyla karşılaştırılabilir. Ayı, en başarılı uzun menzilli savaş ve gözetleme uçakları ve 20. yüzyılın sonu boyunca Sovyet güç projeksiyonunun sembolü olarak hizmet edecekti. ABD , 1950'lerde bazı deneysel uçaklarda Allison T40 gibi ters dönen pervaneli turboprop motorlar kullandı . T40 motorlu Convair R3Y Tradewind uçan botu, kısa bir süre ABD Donanması tarafından işletildi.

İlk Amerikan turboprop motoru , ilk olarak deneysel Consolidated Vultee XP-81'de kullanılan General Electric XT31 idi . XP-81 ilk olarak Aralık 1945'te uçtu, turboprop ve turbojet gücünün bir kombinasyonunu kullanan ilk uçak . Allison'ın önceki T38 tasarımının teknolojisi , Lockheed Electra uçağına, askeri deniz devriyesi türevi P-3 Orion'a ve C-130 Hercules askeri nakliye uçağına güç sağlamak için kullanılan Allison T56'ya dönüştü .

İlk türbinle çalışan, şaftla çalışan helikopter, Charles Kaman'ın 11 Aralık 1951'de bir Boeing T50 turboşaft motoru kullanan K-125 senkroterinin bir geliştirmesi olan Kaman K-225 idi .

kullanım

Bir askeri nakliye uçağı , 2.500'den fazla Lockheed C-130 Herkül inşa edildi

Turbofanlarla karşılaştırıldığında , turboproplar, pervanenin (ve egzozun) jet hızı nispeten düşük olduğundan, 725 km/sa (450 mph; 390 knot) altındaki uçuş hızlarında en verimlidir. Modern turboprop uçaklar, küçük bölgesel jet uçakları ile hemen hemen aynı hızda çalışır, ancak yolcu başına yakıtın üçte ikisini yakar. Bununla birlikte, bir turbojet (daha yüksek hız ve yakıt verimliliği için yüksek irtifada uçabilen ) ile karşılaştırıldığında, pervaneli bir uçağın tavanı daha düşüktür.

Kayın Kral Hava ve Süper King Air en-teslim turboprop olan iş uçaklar Mayıs 2018 tarihinden itibaren kombine 7300 örneklerle,

Pistonlu motorlarla karşılaştırıldığında, daha yüksek güç-ağırlık oranları (ki bu da daha kısa kalkışlara olanak tanır) ve güvenilirlikleri, daha yüksek başlangıç ​​maliyetlerini, bakım ve yakıt tüketimini dengeleyebilir. Gibi jet yakıtı daha elde etmek daha kolay olabilir Uçak benzini uzak bölgelerde, gibi turboprop enerjili uçak Cessna Caravan ve Görev Kodiak olarak kullanılan çalı uçaklar .

Turboprop motorlar genellikle küçük ses altı uçaklarda kullanılır, ancak Tupolev Tu-114 470 kn'ye (870 km/sa, 541 mph) ulaşabilir. Büyük askeri uçak gibi Tupolev Tu-95 ve sivil uçakların gibi, Lockheed L-188 Electra , ayrıca güç turboprop bulundu. Airbus A400M dört tarafından desteklenmektedir Europrop TP400 11 MW (15,000 hp) sonra şimdiye kadar üretilen ikinci en güçlü turboprop motorları olan motorlar, Kuznetsov NK-12 .

2017 yılında hizmette olan en yaygın turboprop uçaklar ATR 42 / 72 (950 uçak), Bombardier Q400 (506), De Havilland Canada Dash 8 -100/200/300 (374), Beechcraft 1900 (328), de Havilland idi. Kanada DHC-6 İkiz Otter (270), Saab 340 (225). Daha az yaygın olan ve daha eski uçaklar arasında BAe Jetstream 31 , Embraer EMB 120 Brasilia , Fairchild Swearingen Metroliner , Dornier 328 , Saab 2000 , Xian MA60 , MA600 ve MA700 , Fokker 27 ve 50 yer alıyor .

Turboprop iş uçakları arasında Piper Meridian , Socata TBM , Pilatus PC-12 , Piaggio P.180 Avanti , Beechcraft King Air ve Super King Air bulunmaktadır . Nisan 2017'de, dünya çapındaki filoda 14.311 ticari turboprop vardı.

Güvenilirlik

2012 ve 2016 yılları arasında ATSB , turboprop uçaklarla yılda 83, 1,4 milyon uçuş saatinin üzerinde 417 olay gözlemledi: 10.000 saatte 2,2. Üçü, tek motorlu Cessna 208 Karavanlarda motor arızası ve plansız iniş içeren "yüksek riskli" , dördü "orta riskli" ve %96 "düşük riskli" idi. İki olay, tarım uçaklarında motor arızası ve arazi çarpışması nedeniyle hafif yaralanmalarla sonuçlandı ve beş kaza hava işiyle ilgili: dördü tarımda ve biri hava ambulansında .

Mevcut motorlar

Jane'in Tüm Dünyanın Uçağı . 2005–2006.

Üretici firma Ülke atama Kuru ağırlık (kg) Kalkış derecesi (kW) Başvuru
DEMC  Çin Halk Cumhuriyeti WJ5E 720 2130 Harbin SH-5 , Xi'an Y-7
Europrop Uluslararası  Avrupa Birliği TP400-D6 1800 8203 Airbus A400M
Genel elektrik  Amerika Birleşik Devletleri CT7 -5A 365 1294
Genel elektrik  Amerika Birleşik Devletleri CT7 -9 365 1447 CASA/IPTN CN-235 , Let L-610 , Saab 340 , Sukhoi Su-80
Genel elektrik  Amerika Birleşik Devletleri Çek Cumhuriyeti  H80 Serisi 200 550–625 Ardıç Modeli 510 , Let 410NG , Let L-410 Turbolet UVP-E, CAIGA Primus 150 , Nextant G90XT
Genel elektrik  Amerika Birleşik Devletleri T64 -P4D 538 2535 Aeritalia G.222 , de Havilland Kanada DHC-5 Buffalo , Kawasaki P-2J
bal kuyusu  Amerika Birleşik Devletleri TPE331 Serisi 150–275 478–1650 Aero/Rockwell Turbo Commander 680/690/840/960/1000 , Antonov An-38 , Ayres Thrush , BAe Jetstream 31/32 , BAe Jetstream 41 , CASA C-212 Aviocar , Cessna 441 Conquest II, Dornier 228 , General Atomics MQ -9 Orakçı , Grum Ge man , Mitsubishi MU-2 , Kuzey Amerika Rockwell OV-10 Bronco , Piper PA-42 Cheyenne , RUAG 228NG , Kısa SC.7 Skyvan , Kısa Tucano , Swearingen Merlin , Fairchild Swearingen Metroliner
bal kuyusu  Amerika Birleşik Devletleri LTP 101 -700 147 522 Hava Traktör AT-302 , Piaggio P.166
KKBM  Rusya NK-12MV 1900 11033 Antonov An-22 , Tupolev Tu-95 , Tupolev Tu-114
İlerlemek  Ukrayna TV3-117 VMA-SB2 560 1864 Antonov An-140
klima  Rusya TV7-117 S 530 2100 Ilyushin Il-112 , Ilyushin Il-114
İlerlemek  Ukrayna AI20 M 1040 2940 Antonov An-12 , Antonov An-32 , Ilyushin Il-18
İlerlemek  Ukrayna AI24 T 600 1880 Antonov An-24 , Antonov An-26 , Antonov An-30
LHTEC  Amerika Birleşik Devletleri LHTEC T800 517 2013 AgustaWestland Super Lynx 300 ( CTS800-4N ), AgustaWestland AW159 Lynx Wildcat ( CTS800-4N ), Ayres LM200 Loadmaster (LHTEC CTP800-4T) (uçak inşa edilmedi), Sikorsky X2 (T800-LHT-801), TAI/AgustaWestland T- 129 (CTS800-4A)
OMKB  Rusya TVD-20 240 1081 Antonov An-3 , Antonov An-38
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PT-6 Serisi 149–260 430–1500 Hava Traktör AT-502 , Hava Traktör AT-602 , Hava Traktör AT-802 , Beechcraft Model 99 , Beechcraft King Air, Beechcraft Super King Air , Beechcraft 1900 , Beechcraft T-6 Texan II , Cessna 208 Caravan , Cessna 425 Corsair/Conquest Ben , de Havilland Kanada DHC-6 Twin Otter , Harbin Y-12 , Embraer EMB 110 Bandeirante , Let L-410 Turbolet , Piaggio P.180 Avanti , Pilatus PC-6 Porter , Pilatus PC-12 , Piper PA-42 Cheyenne , Piper PA-46-500TP Meridian , Şort 360 , Daher TBM 700 , Daher TBM 850 , Daher TBM 900 , Embraer EMB 314 Super Tucano
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW120 418 1491 ATR 42 -300/320
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW121 425 1603 ATR 42 -300/320, Bombardier Dash 8 Q100
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW123 C/D 450 1603 Bombardıman Uçağı 8 Q300
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW126 C/D 450 1950 BAe ATP
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW127 481 2051 ATR 72
Pratt & Whitney Kanada  Kanada PW150 A 717 3781 Bombardıman Uçağı 8 Q400
PZL  Polonya TWD-10B 230 754 PZL M28
RKBM  Rusya TVD-1500S 240 1044 Sukhoi Su-80
Rolls Royce  Birleşik Krallık Dart Mk 536 569 1700 Avro 748 , Fokker F27 , Vickers Vikontu
Rolls Royce  Birleşik Krallık Tyne 21 569 4500 Aeritalia G.222 , Breguet Atlantik , Transall C-160
Rolls Royce  Birleşik Krallık 250 -B17 88.4 313 Fuji T-7 , Britten-Norman Türbin Adalısı , O&N Cessna 210 , Soloy Cessna 206 , Propjet Bonanza
Rolls Royce  Birleşik Krallık Allison T56 828-880 3424–3910 P-3 Orion , E-2 Hawkeye , C-2 Greyhound , C-130 Herkül
Rolls Royce  Birleşik Krallık AE2100 A 715.8 3095 2000
Rolls Royce  Birleşik Krallık AE2100 J 710 3424 Shin Maywa ABD-2
Rolls Royce  Birleşik Krallık AE2100 D2, D3 702 3424 Alenia C-27J Spartan , Lockheed Martin C-130J Süper Herkül
Rybinsk  Rusya TVD-1500V 220 1156
Satürn  Rusya TAL-34-1 178 809
turbomeca  Fransa Arius 1D 111 313 Socata TB 31 Omega
turbomeca  Fransa Arius 2F 103 376
Walter  Çek Cumhuriyeti M601 Serisi 200 560 Let L-410 Turbolet , Aerocomp Comp Air 10 XL , Aerocomp Comp Air 7 , Ayres Thrush , Dornier Do 28 , Lancair Propjet , Let Z-37T , Let L-420 , Myasishchev M-101T , PAC FU-24 Fletcher , Progress Rysachok , PZL-106 Kruk , PZL-130 Orlik , SM-92T Turbo Finist
Walter  Çek Cumhuriyeti M602 Bir 570 1360 L-610 olsun
Walter  Çek Cumhuriyeti M602 B 480 1500

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

bibliyografya

  • Green, W. ve Cross, R. The Jet Aircraft of the World (1955). Londra: MacDonald
  • Gunston, Bill (2006). Jet ve Türbinli Aero Motorlarının Geliştirilmesi, 4. Baskı . Sparkford, Somerset, İngiltere, Birleşik Krallık: Patrick Stephens, Haynes Yayıncılık. ISBN'si 0-7509-4477-3.
  • Gunston, Bill (2006). Dünya Aero Motorları Ansiklopedisi, 5. Baskı . Phoenix Mill, Gloucestershire, İngiltere, Birleşik Krallık: Sutton Publishing Limited. ISBN'si 0-7509-4479-X.
  • James, DN Gloster Aircraft 1917'den beri (1971). Londra: Putnam & Co. ISBN  0-370-00084-6

daha fazla okuma

Dış bağlantılar