Bài 20: Khái quát về động cơ đốt trong

Động cơ phản lực là động cơ nhiệt tạo ra lực đẩy theo nguyên lý phản lực.

Chúc bn học tốt!

Hôm nay mạo muội viết bài này nếu có gì sai sót mong các bạn chỉ dạy thêm!!!!!!!!!!!!!!
Đông cơ phản lưc gồm:
Cửa hút gió




Biểu đồ thể hiện hoạt động luồng li tâm của một động cơ turbin phản lực. Máy nén hoạt động nhờ giai đoạn turbin và đẩy khí đi nhanh hơn, buộc nó phải chạy song song với trục đẩy.

Biểu đồ thể hiện hoạt động của dòng khí quanh trục trong động cơ turbin phản lực. Ở đây, máy nén cũng hoạt động nhờ turbin, nhưng dòng khí vẫn song song với trục đẩy.

Phía trước máy nén là cửa hút gió (hay cửa vào), nó được thiết kế để hút được càng nhiều không khí càng tốt. Sau khi qua cửa hút gió, không khí đi vào hệ thống nén.

Máy nén
Máy nén quay ở tốc độ rất cao, làm tăng năng lượng cho dòng khí, cùng lúc nén khí lại khiến nó tăng áp suất và nhiệt độ.
Đối với hầu hết các máy bay dùng động cơ phản lực turbin, không khí nén được lấy từ máy nén trong nhiều giai đoạn để phục vụ các mục đích khác như điều hòa không khí/điều hòa áp suất, chống đóng băng cửa hút khí, và nhiều việc khác.
Có nhiều kiểu máy nén được dùng cho máy bay động cơ phản lực turbin và turbin khí nói chung: trục, ly tâm, trục-ly tâm, ly tâm đôi, vân vân.
Các máy nén giai đoạn đầu có tỷ lệ nén tổng thể ở mức thấp 5:1 (tương tự mức của đa số các động cơ phụ và máy bay động cơ turbin phản lực loại nhỏ ngày nay). Những cải tiến khí độc lực sau này cho phép các máy bay dùng động cơ turbin phản lực ngày nay đạt tỷ lệ nén tổng thể ở mức 15:1 hay cao hơn. So sánh với các động cơ phản lực cánh quạt đẩy dân dụng hiện nay có tỷ lệ nén tổng thể lên tới 44:1 hay cao hơn.
Sau khi đi ra khỏi bộ phận nén, không khí nén vào trong buồng đốt.

Buồng đốt
Quá trình đốt bên trong buồng đốt khác rất nhiều so với quá trình đốt trong động cơ píton . Trong một động cơ piston khí cháy bị hạn chế ở khối lượng nhỏ, khi nhiên liệu cháy, áp suất tăng lên đột ngột. Trong một động cơ turbin phản lực, hỗn hợp không khí và nhiên liệu, không hạn chế, đi qua buồn đốt. Khi hỗn hợp cháy, nhiệt độ của nó tăng đột ngột, áp lực trên thực tế giảm đi vài phần trăm.
Nói chi tiết, hỗn hợp không khí-nhiên liệu phải được ngăn lại ở mức hầu như dừng hẳn để đảm bảo tồn tại một ngọn lửa cháy ổn định, quá trình này diễn ra ngay đầu buồng đốt. Phần đuôi của ngọn lửa này cũng có thể phun ra ở phần cuối động cơ. Điều đó đảm bảo rằng phần còn lại của nhiên liệu được đốt cháy khi lửa trở nên nóng hơn và khi nó phun ra ngoài, và vì bị hạn chế bởi hình dáng buồng đốt dòng không khí nóng chạy ra phía sau. Vì thế gây ra sụt áp suất, và nó là lý do tại sao khí nở ra chạy ra phía sau chứ không phải ra phía trước động cơ. Chưa tới 25% không khí tham gia vào quá trình cháy, ỏ một số loại động cơ tỷ lệ này chỉ đạt mức 12%, phần còn lại đóng vai trò dự trữ để hấp thu nhiệt tỏa ra từ quá trình đốt nhiên liệu.
Một khác biệt nữa giữa động cơ piston và động cơ phản lực là nhiệt độ đỉnh điểm trong động cơ piston chỉ diễn ra trong khoảnh khắc, trong một phần nhỏ của toàn bộ quá trình. Buồng đốt trong một động cơ phản lực luôn đạt mức nhiệt độ đỉnh và có thể làm chảy lớp vỏ ngoài. Vì thế chỉ một lõi ở giữa của dòng khí được trộn với đủ nhiên liệu đảm bảo cháy thực sự. Vỏ ngoài được thiết kế hình dạng để luôn có một lớp không khí sạch không cháy nằm giữa bề mặt kim loại và nhân giữa. Lớp không khí không cháy này được trộn với các khí cháy làm nhiệt độ giảm xuống ở mức turbin có thể chịu đựng được.

Turbin
Khí nóng ra khỏi buồng đốt được hướng chạy qua các lá turbin làm quay turbin. Các lá turbin có có cấu tạo tương tự như các lá máy nén nhưng chỉ có hai hoặc ba hàng và quay ngược chiều so với máy nén. Một phần năng lượng quay của turbin được tách ra để cung cấp cho các phụ kiện như bơm nhiên liệu, dầu, thủy lực... Trong các động cơ phản lực, hầu như hai phần ba năng lượng có được từ đốt cháy nhiên liệu cung cấp cho máy nén để nén khí cho động cơ.

Ống thoát khí
Sau turbin, khí cháy thoát ra ngoài qua ống thoát khí tạo ra một tốc độ phản lực lớn. Ở ống thoát khí hội tụ, các ống dẫn hẹp dần dẫn tới miệng thoát. Tỷ lệ áp lực ống thoát khí của một động cơ phản lực thường đủ lớn để khiến khí đạt tốc độ Mach 1.0.
Tuy nhiên, nếu có lắp một ống thoát khí kiểu hội tụ-phân rã "de laval", vùng phân rã cho phép khí nóng đạt tới tốc độ siêu âm ngay bên trong chính ống thoát khí. Cách này có hiệu suất lực đẩy hơi lớn hơn sử dụng ống thoát khí hội tụ. Tuy nhiên, nó lại làm tăng trọng lượng và độ phức tạp của động cơ.

Lực đẩy thực
Dưới đây là một phương trình gần đúng để tính toán lực đẩy thực của một động cơ phản lực:

khi:
khối lượng dòng khí vào
tốc độ phản lực phát triển hết cỡ (in the exhaust plume)
tốc độ bay của máy bay
Trong khi thể hiện tổng lực đẩy của ống thoát khí, thể hiện the ram drag của cửa hút gió. Rõ ràng tốc độ phản lực phải vượt quá tốc độ bay nếu có một lực đẩy thực vào thân máy bay.

Tỷ lệ lực đẩy trên năng lượng
Một động cơ turbin phản lực đơn giản tạo ra lực đẩy gần: 2.5 pounds lực trên sức ngựa (15 mN/W). Dưới đây là một phương trình gần đúng để tính toán lực đẩy thực của một động cơ phản lực:


khi:
khối lượng dòng khí vào
tốc độ phản lực phát triển hết cỡ (in the exhaust plume)
tốc độ bay của máy bay

Trong khi thể hiện tổng lực đẩy của ống thoát khí, thể hiện the ram drag của cửa hút gió. Rõ ràng tốc độ phản lực phải vượt quá tốc độ bay MỚI có một lực đẩy thực vào thân máy bay

Động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu là dầu Diesel, không có bugi đánh lửa, động cơ sinh công nhờ quá trình nén hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong xi lanh. Động cơ xăng sử dụng nhiên liệu là xăng, sinh công bằng quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí trong xi lanh nhờ tia lửa điện ở bugi.

B. Khi điôt điều khiển mở.

Ở cuối kì nén, Bugi bật tia lửa điện tại thời điểm nào?

A. Khi công tắc điện mở.

B. Khi điôt điều khiển mở.

C. Khi điôt điều khiển đóng.

D. Cả 3 trường hợp trên.