Motorer

Motorene er noe av det en yrkespilot må kunne mye om, derfor har jeg lagt inn et lite kapittel for å prøve å forklare litt hvordan en motor virker.

Stempel motor

Stempelmotorer fungerer nesten som en vanlig bilmotor. Den har en girkasse som justerer propellrotasjonene til det optimale. Den drives av bensin, som er litt kraftigere og mer renslig enn vanlig bilbensin som kjøpes på bensinstasjonen. Forgasseren er en av de større forskjellene på de to motorene. På flymotoren så har man mulighet til å justere blandingen mellom luft og drivstoff for å få mest mulig optimal blanding. Desto høyere enn flyr jo mindre oksygen er det. Man kan jo justere forgasseren på biler med vanlig gasspedal også, men ikke på samme måten. Den siste store maskinen med stempel motor er DC7. En firemotors maskin med 3400hp pr motor. D.V.S. at den har til sammen 13600hp.
 

På den siste modellen av Spitfire hadde en 12 sylindret motor på 2640hp. Den hadde et vridningsmoment som var så kraftig at det kunne slynge hele flyet på ryggen hvis man ga full gass for fort, det ble ofte tragiske utfall av dette. På samme måte som på et helikopter uten contraroterende rotor, halerotor eller to rotorer, bare at de begynner å snurre rundt om sin egen. Contraroterende rotor eller propell betyr at det er to sett propeller som roterer hver sin retning.

En populær type stempelmotor er stjernemotoren. Det som var smart med disse er at alle sylinderene ble avkjølt, i alle fall så lenge det bare var en krans. Men det var også ufordelaktige ting med denne typen motorer, som det at det ofte la seg olje i sylinderene som vendte nedover når flyet sto på bakken. Når stempelet var i komprimeringsfasen ga derfor ikke oljen etter som slik at enten stempelstag eller sylindertopp måtte gi etter. Noe som medførte brudd eller motorhavari.

Noen fly har også innsprøytningsmotorer eller så kalte ”injection-motorer”. Disse motorene har ikke forgasser, men sprøyter bensinen rett inn i sylinderen. Denne typen motorer har også vridbar propell som justeres etter hvor mye jobb den må gjøre (klatring og synking).

Turboprop motor

Turboprop motoren er nesten lik en turbojet motor bare med power turbin, girkasse som reduserer rpm fra 30000 til 1000rpm og propell montert. Widerøe maskinene jeg var med (Dash 8-311 og Dash 8-Q400) har slike motorer. På bildet er en tegning av hvordan en slik motor virker. Denne tegningen viser det på en litt avansert måte.

Turbinmotorer og jetmotorer

Dette er kopiert rett fra siden til Erlend Larsen. Jeg synes det er en god forklaring.

Tenk på en oppblåst ballong som vi har knytt igjen. Dersom vi er enige om at det er ett stort trykk inne i en ballongen, så må vi vel også være enige om at trykket virker likt i alle retninger? For, dersom ikke trykket virker like sterkt i alle retninger må jo ballongen flytte på seg, selv når den er tett? Men det gjør den ikke. Derfor virker trykket like intenst på alle veggene.

Så stikker vi hull på ballongen. Det vi opplever er jo at luften blåser ut av hullet. Vindkraften bidrar naturligvis til å flytte ballongen. Men samtidig faller trykket i denne enden av ballongen. Trykket er med andre ord blitt lavere der hullet er enn i resten av ballongen.

På motsatt side av hullet er trykket sterkest (rettet i motsatt retning av trykkfallet i hullet). Dette høye trykket vil være med på å gi ballongen fart, samt styre retningen ballongen flyr. Da vil ballongen fyke i den retningen trykket virker sterkest, motsatt retning av trykkfallet. Dette forklarer også hvordan en rakett kan virke ute i verdensrommet.

Vi vil gjerne bruke ballongen som motor, men den går fort tom for luft. Det må vi gjøre noe med. Vi kan jo pumpe luft inn, men det blir for upraktisk, så vi setter på en kompressor i stedet. Kompressoren suger inn luft og komprimerer den så vi får et høyt trykk i ballongen. Med en kompressor blir vår nye motor uavhengig av omgivelsene. Setter vi inn flere kompressorer etter hverandre, så får vi økt trykket inne i ballongen ennå mer.

Virkelig fart i sakene blir det først når vi sprøyter drivstoff inn i ballongen og tenner på den. Da blir luften varm, og varm luft utvider seg slik at trykket i ballongen blir langt større enn vi klarer med kompressorene alene. Bytter vi ut ballonggummien med ett skall i metall, så kan vi øke trykket samtidig som vi styrer trykkretningen. Vi vil at trykket skal virke bakover, ikke ut til sidene.

Men kompressorene våre må drives rundt, de går jo ikke av seg selv. Så vi må sette inn en turbin som drives rundt av det enorme trykket bak brennkammeret. Turbinen blir det første stedet vi får ta ut effekt av motoren vår. Turbinen monteres på ett stag – eller en drivaksel – sammen med kompressorene. Vi setter opp en turbin pr kompressor som monteres sammen på hver sin drivaksel (det blir ett rør med mange mindre rør eller drivaksler inne i) slik at vi får like mange turbiner som kompressorer.

Resten av effekten fra motoren går ut i en kraftig luftstrøm bak motoren, og gir flyet skyvekraft. Nå har vi bygd vår første jetmotor. Denne motoren blir kalt Turbojetmotor, og er den motoren som var vanlig på rutefly før og jagerfly nå.

På jetmotorer oppgir man ikke motorkreftene i hestekrefter, men i pund skyvekraft. Dette kan godt regnes om til kilo skyvekraft. Ytelsene blir med andre ord oppgitt til hvor mye masse luftstrømmen ut av motorene klarer å skyve.

Et fly på 20.000 kilo trenger ikke en motor med skyvekraft på 20.000 kilo eller mer. En så stor motor ville vært kraftig nok til å få flyet til å fly rett oppover, som ett militært jagerfly. Fly flyr jo skrått oppover, og trenger derfor ikke så kraftige motorer.

Verdens kraftigste jetmotor har en skyvekraft på 123.000 pund, tilsvarende en løftekraft på 55.900 kilo.

Veldig enkelt kan vi si at en turbojetmotor består av tre deler; en kompressordel, et forbrenningskammer og en turbindel. Kompressordelen kan bestå av alt fra en til 20 kompressorer, avhengig av hvilken fabrikk som lager motoren og hva motoren skal brukes til. Kompressoren har den samme funksjonen som en vifte, og har noe av den samme formen. På mindre motorer er det først en lavtrykkskompressor som gir ett lavt lufttrykk, deretter en høytrykkskompressor som forsterker det lave trykket til ett høyt trykk.

Det høye lufttrykket fra kompressorene blandes med drivstoff i forbrenningskammeret. I forbrenningskammeret brenner det hele tiden, og ikke periodevis som i en stempelmotor. Vi varierer trykket og temperaturen i brennkammeret med tilførselen av drivstoff. Vi bruker en type parafin som drivstoff i jetmotorer.

Turbindelen kan bestå av flere turbiner. På mindre motorer er det en lavtrykksturbin som er knyttet til lavtrykkskompressoren med en drivaksel. Foran lavtrykksturbinen står det en høytrykksturbin som er knyttet til høytrykkskompressoren med sin drivaksel. Drivakslene går inne i hverandre.

Dette er enkelt fortalt prinsippet for en jetmotor. Prinsippet kan brukes til mye annet rart enn flymotorer. Prinsippet blir brukt på båt, tog og bilmotorer. Man lager også elektrisk kraft etter det samme prinsippet.

Turbofanmotoren

Turbojetmotoren er ikke noen drivstoffvennlig motor, samtidig som den støyer forferdelig mye (”fuel to noise converter”). Kompressorene og turbinene må ha ett veldig høyt turtall for å gi den effekten man trenger. 

Derfor utviklet motorfabrikantene jetmotoren videre. De kom frem til turbofanmotoren.
Den er i prinsippet lik turbojetmotoren med tanke på kompressorer, brennkammer og turbindelen.

Det som skiller turbofan fra turbojet er først og fremst en stor vifte fremst i motoren (fan = vifte). Vifta er under det samme motordekslet, og gjør at turbofanmotoren har en mye større diameter enn turbojetmotoren. Turbojetmotorene er slanke og lange som sigarer, mens turbofanmotorene er korte og vide.

 

Under: Innsugsvifta på en turbofan motor.  

Turbofanmotoren blir todelt. Motorkjernen er som en turbojetmotor. Utenfor denne motoren har man laget ett motorskall til. Foran i motoren har man satt den store vifta. Vifta blir drevet av en powerturbin. Powerturbinen er plassert bak de andre turbinene, og er knyttet til vifta gjennom en drivaksel.

Denne turbinen kalles powerturbin fordi oppgaven til turbinen er å drive en vifte som gir motorkraft og økt skyvekraft.

Vifta suger inn mye mer luft enn det kompressorene klarer alene. Deler av denne lufta går gjennom turbojet-delen av motoren, og øker lufttrykket der. Resten går gjennom den ytre motordelen som omkranser turbojet-delen.

Metallene rundt turbojet-delen i en turbofanmotor blir jo også oppvarmet av brennkammeret. Denne varmen blir bedre utnyttet når det er en ytre motordel rundt hvor kald luft fra vifta passerer forbi. Den kalde luften vifta suger inn blir varmet opp av overskuddsvarmen som kommer gjennom det indre motordekslet, og bidrar til økt motorytelse. Mer krefter reduserer turtallet og behovet for drivstofforbruk, som igjen gir plass til betalende…

Som sagt er alt det som står om jetmotoren over skrevet av Erlend Larsen som selv flyr Dash 8 i Widerøes flyveselskap. Jeg mener selv at jeg ikke hadde klart å skrive det så forklarende som han har gjort. Gå inn på siden hans og les mer selv http://home.online.no/~erlenden/. Det finner man masse fakta om fly og om å være yrkespilot. Og mye om personen selv. Jeg har selv lest igjennom alt og det er mye interessante fakta der. For flyinteresserte og for andre.