آیا شفت موتور جت در جهت رانش خنثی است؟

[rohamavation]

فکر می کنم جایی خوانده ام که نیروهای وارد بر شفت موتور جت خنثی است، زیرا نیروهای وارد بر توربین و کمپرسور خنثی میشن . یعنی بیرینگ های محوری در جهت تراست به آن نیرو وارد نمیکنن
"درسته که تو فرآیند ترمز و توقف هواپیماها از یکی از روش‌هاشون ترمز معکوس یا همون ری‌ورس ترستReverse Thrust هستش. تو این حالت، موتورهای جت نه به جلو ترست فورس می‌سازن بلکه به عقب. از این طریق سرعت هواپیما کاهش پیدا می‌کنه.
تو فرآیند ترمز معکوس، توربین‌ها و شفت‌های موتور جت در جهت معکوس یابرعکس به کار می‌رن. این اجزاء با چرخش به سمت معکوس، ترست فورس رو به عقب تولید می‌کنن و به کاهش سرعت هواپیما کمک می‌کنن. این فرآیند همزمان با ایجاد نیروی خنثی در شفات موتور همراهه.
حالا موتور جت، شفتش هیچ وقت در جهت حرکت هواپیما (فرود) نیست. وقتی موتور جت نیاز به ترمز کردن یا کاهش سرعت داره، از Reverse Thrustری‌ورس ترست استفاده می‌کنه. اینجا موتور جت به جای اینکه هوا رو عقب بفرسته، جهت جریان هوا رو مخالف حرکت هواپیما تغییر می‌ده و باعث میشه که هواپیما سرعتش رو کاهش بده یا حتی توقف کنه، مثل فرودهای کوتاه یا تو فضای محدود. این کار برای هواپیماهای خاصی که این امکان رو دارن، مثل هواپیماهای تجاری مثل بوئینگ یا ایرباس، انجام میشه.
اکسیل فورسز(Axial Forces):ناشی از گردش موتور و اختلاف فشار در توربین و کمپرسور هستن. این نیروها روی سیستم بیرینگ و انجین آکسیال کامپوننتس اعمال می‌شن. بیرینگها و سیستم‌های محوری برای مقاومت در برابر این نیروهای خنثی طراحی شدن که بتونن حرکت چرخشی موتور رو بسازن.
پس، درسته که نیروهایی که به بیرینگ محوری وارد میشه، ناشی از نیروهای خنثی هستن. این نیروها ممکنه به شکل فورس بالانس به سیستم انتقال داده بشن تا تأثیرات جانبی کمتری داشته باشن یا برای تعادل نیروها و ایجاد حرکت چرخشی موتور استفاده بشن.
در مورد ترست صفر، درسته که نیروهای خنثی به سمت موتور جت اعمال می‌شن، اما ترست فورس هم از طریق واکنش به خروجی سرعت گازها به سمت مخالف ایجاد می‌شن و به دلیل اصل عمل واکنش و واکنش، ترست فورس به سمت مخالف حرکت می‌کنه. بنابراین، موتور جت قابلیت تولید ترست فورس داره.
تراست
تراست تو کمپرسور تولید می‌شه. تیغه‌های کمپرسور هوا رو به سمت عقب فشار می‌دن تا هوا رو فشرده کنن، و نیروی واکنشی بلیدز رو به جلو می‌رانن. این بلیدز به فیکست شافت متصل می‌شن. شافت دارای یه فلنج روشه که به شکلی به عنوان بیرینگ ترست شناخته می‌شه و به شکلی مشابه روی پایه موتور قرار داره. این به نوبه خود ترست فورس رو به بدنه هواپیما منتقل می‌کنه.
توربوفن هم تیغه‌های بزرگ‌تری داره که هوا بیشتری رو به عقب می‌رانن و ترست فورس رو افزایش می‌ده.
پره‌های توربین هم از جریان اگزوز که سرعتش کاهش پیدا کرده کشیده می‌شن، بنابراین ترست فورس اصلی رو ایجاد می‌کنن و تو یک طراحی ساده تک قرقره می‌تونن حتی نیاز به بیرینگ ترست رو داشته باشن که رو به عقب باشه."
"گرم کردن هوای فشرده یک اقدامه که باعث میشه چیزی به طور کل کار کنه. همچنین، شتاب دادن هوا به بیرون از پشت محفظه احتراق، یه ری‌اکشن فورس در برابر دیوار جلوییش ایجاد می‌کنه. برای یه توربوجت خالص، خصوصاً برای یه کمپرسور گریز از مرکز، این مقدار بیشتر از تراست کمپرسور میشه. ممکنه به اندازه‌ای نباشه که تصور شه چون محفظه نسبتاً کوچیکه.
برای پرواز مافوق صوت، ورودی هوا عمل می‌کنه مثل یه کمپرسور ضربه‌ای که بیشتر رست فورس رو ایجاد کنه، در حالی که نازل اگزوز رو می‌تونن با گسترش اگزوز فشار بالا در برابر یه نازل واگرا، تولید بیشتری کنن. در سرعت‌های به اندازه کافی بالا، بیت‌های چرخش فقط مانع می‌شن. در یک توربوجت خالص تقریباً تمام رست فورس از انبساط گازهای حاصل از گرمای آزاد شده از سوزاندن سوخت در جریان هوای فشرده ناشی میشه. شتاب گازها به بیرون از قوطی مشعل و به سمت نازل لوله اگزوز، عمل/واکنشی اولیه است که باعث ایجاد رست فورس (و بیشتر در نازل همگرای لوله اگزوز) می‌شه.
نیروی رانش به خودی خود چیزی را "فشار" نمیکنه. این گازه که در حال انبساطه و تنها یه راه برای رفتن داره، بنابراین به آن سمت شتاب می‌گیره و شما کنش/واکنش نیوتنی خودتون رو دارید. مثل رها کردن بادکنک. نیروی تراست از شتاب هوا ناشی میشه که توسط لاستیک بادکنک فشرده میشه و پس از رها کردنش از دهانه بالون خارج میشه.
بارهای رانش تا حد زیادی با بارهای پسا روی توربین جبران میشه، بنابراین قرقره به نوعی سعی می‌کنه خودش رو در تمام مدت کشش بده، اگرچه ممکنه یه پیور تراست به جلو وجود داشته باشه تا حدی که بار تراست کمپرسور از پسا توربین بیشتر شه. بار، و بال بیرینگ به گونه‌ای طراحی میشن که بار محوری رو تحمل کنند. من هرگز منبعی پیدا نکردم که بگه هر نیروی رانش مازاد تولید شده توسط خود کمپرسور در کل رانش موتور قابل توجهه.
همچنین به یه توربوجت با کمپرسور گریز از مرکز فکر کنید. هیچ تیغه‌ای باعث بالا آمدن رو به جلو نمی‌شه، فقط کانال‌های انحنادار هوا رو به بیرون پرتاب می‌کنن. چطور می‌تونی از آن چیزی بگیری؟ توربوجت گریز از مرکز فشار خودش رو از همون محور مرکزی دریافت می‌کنه، بین توربین و نازل اگزوز.
در یک توربوفن، بخش قابل توجهی از انرژی در جریان خروجی اگزوز توسط یک توربین جداگانه استخراج میشه تا گشتاوری برای حرکت دادن فن ایجاد شه. توربوفن کم و بیش یک توربوپراپ با توربین آزاده که دارای یک ملخ دنده نشده و گام ثابت با تعداد زیادی پره هست. مقداری تراست از انبساط انرژی مازاد گاز تا آنچه که توسط توربین فن استخراج می‌شود و شاید مقداری بار تراست مازاد از کمپرسور هسته به بیرون هدایت می‌شود، اما بیشتر آن از طرف فنه و در این مورد بیرینگ جلوی فنه. به گونه‌ای طراحی خواهد شد که اکثر قابلیتهای تراست موتور رو تحمل کنه."

[rohamavation]

تو متن بالا که وابسته به یه موتور پروازیه. وقتی هوا رو داخل موتور گرم می‌کنن، این گرما باعث ایجاد فشار میشه و اونجا یه واکنش رانش به وجود میاد. برای موتورهای توربوجت خالص، خصوصاً اگه کمپرسور گریز از مرکز داشته باشی، این فشار بیشتر از فشار رانش کمپرسور میشه. حتی اگه یکم کوچیکتر از حد تصور باشه.
برای هواپیماهای فراتر از صوت، وقتی هوا وارد میشه، مثل یه کمپرسور ضربه‌ای عمل می‌کنه که نیروی رانش بیشتری ایجاد می‌کنه. در عین حال، با گسترش اگزوز در برابر یه نازل واگرا، میشه بیشترین نیروی رانش رو تولید کرد. در سرعت‌های بالا، تقریباً تمام نیروی رانش از گازهای گرم حاصل از احتراق سوخت در هوای فشرده بیرون میاد. این گازها به سمت نازل لوله اگزوز فرستاده میشن و باعث ایجاد یه نیروی رانش بزرگ میشن.
نیروی رانش به خودی خود یه چیزی رو "فشار" نمی‌کنه. این گازها در حال انبساط هستن و تنها یه راه برای رفتن دارن، به همین دلیل به سمت شتاب می‌گیرن و شما یه عمل واکنش-عکسی نیوتنی دارید، مثل اینکه یه بادکنک رو رها کنید. نیروی رانش از شتاب گازها ناشی میشه که توسط لاستیک بادکنک فشرده میشن و وقتی از دهانه بالون خارج میشن، به سمت عقب حرکت می‌کنن.
بعضی از بارهای رانش از کمپرسور تا حد زیادی با بارهای پس از توربین جبران میشن، پس قرقره به نوعی سعی می‌کنه خودشو در حد کشش نگه داره، حتی اگه یه قسمت از نیروی رانش به جلو باشه و بخشی از بار رانش کمپرسور از بعد توربین بیشتر باشه. این بارها به ویژه با استفاده از یاتاقان‌های توپی طراحی می‌شن که بتونند بارهای محوری رو تحمل کنن.
همچنین وقتی به یه توربوجت با کمپرسور گریز از مرکز فکر می‌کنید، بدون تیغه که به جلو حرکت می‌کنه، فقط کانال‌های هوای انحنادار رو به بیرون پرتاب می‌کنه. چطور می‌تونید از این خوراکی‌ترین چیزها سود ببرید؟ توربوجت گریز از مرکز فشار خودش رو از همون محل محوری بین توربین و نازل اگزوز می‌گیره.
تو یه توربوفن، یک قسمت از انرژی در جریان گازهای خروجی اگزوز توسط یه توربین جداگانه استخراج میشه تا گشتاوری برای چرخاندن فن ایجاد بشه. توربوفن در واقع یه توربوپراپ با توربین آزاده که یه ملخ دنده نشده و گام ثابت با تعداد زیادی پره داره. بخشی از رانش از انبساط انرژی مازاد گاز تا زمانی که توسط توربین فن استخراج می‌شه و شاید بخشی از بار رانش مازاد از کمپرسور هسته به بیرون هدایت می‌شه، اما بیشتر از طریق فن است و یاتاقان‌های جلوی فن. به گونه‌ای طراحی شده که بتونه بیشترین قابلیت تحمل بار رانش موتور رو داشته باشه.