Hnacia jednotka lietadla

Pohon ľudskou silou bol najpoužívanejší pri prvých pokusoch v začiatkoch letectva. Jeho použitie je komplikované konštrukciou lietacieho aparátu z dôvodu nedostatočného výkonu a nemožnosti zabezpečiť konštantný výkon dlhší čas. Tento typ pohonu patrí len do kategórie hobby a nemá praktické využitie. V súčasnosti jestvujú lietadlá s pohonom ľudskou silou, aj keď v skutočnosti zložitejšie – s akumuláciou a rekuperáciou energie. Lietadlá sú konštruované na báze vysokopevných, ultraľahkých materiálov.

Pohon lietadla vychádza zo zmeny chemickej energie viazanej v palive a dodávanej do pohonnej jednotky (motora) na mechanickú energiu dopredného pohybu lietadla. V princípe poznáme dva základné spôsoby pohonu – vrtuľou, kedy dochádza k zmene tlaku vzduchu pred a za vrtuľou. Rozdiel tlaku vyvolá dopredný pohyb. Druhým spôsobom je reaktívny pohon založený na princípe akcie a reakcie. Dopredný pohyb vzniká reakciou na výstupný prúd spalín z pohonnej jednotky. Existuje aj kombinovaný spôsob. Hlavným typom zmeny energie je spaľovanie, čiže chemická reakcia (oxidácia) paliva prebiehajúca v spaľovacom motore, alebo premena naakumulovanej elektrickej energie na mechanickú pomocou elektromotora. Možné sú aj iné vhodné premeny energie (iné chemické reakcie, mechanické akumulátory a pod.).

Spaľovacie motory môžu byť:

• piestový spaľovací motor
• turbínový motor
• reaktívny motor

Pre pohon vrtuľových lietadiel sú prevažne využívané piestové a turbínové motory.

Pre všetky spaľovacie motory používané v lietadlách platia nasledujúce požiadavky:

• váha – motor musí byť konštruovaný tak, aby jeho váha bola minimálna (redukcia hmotnosti pomocou materiálov, alebo redukovaním (optimalizáciou a odľahčením) každej súčiastky).
• rozmery – motor musí zaberať čo najmenej miesta
• modernosť – musí byť úsporný a vysoko účinný
• maximálny výkon – s ohľadom na predchádzajúce dva body.
• odolný – lietadlový motor pracuje pri extrémnych zmenách tlaku a teplôt, za kaźdého počasia, pri vibráciách a preťaženiach.
• opraviteľný – musí byť jednoducho opravovateľný a udržiavateľný, resp. vymeniteľný.

Bližšie informácie v hlavnom článku: Piestový spaľovací motor

Piestové motory pracujú v uzatvorenom cykle, kde dochádza k zmiešaniu paliva so vzduchom alebo okysličovadlom, zapáleniu zmesi a následnej expanzii, ktorá vykonáva prácu. Väčšinou dochádza k všetkým činnostiam v uzatvorenej spaľovacej komore s jednou pohyblivou stenou – piestom ktorý vykonáva väčšinou posuvný vratný pohyb.(vznetový motor, zážihový motor). Niekedy môže ísť aj o pohyb rotačný (Wankelov motor). Podľa usporiadania piestov delíme piestové motory na radové (valce sú umiestnené v rade – ako v automobilovom motore), usporiadané do V (valce sklonené o 30°-60°), protismerné (valce umiestnené proti sebe) a radiálne (valce usporiadané v kruhu okolo kľukového hriadeľa).

Bližšie informácie v hlavnom článku: Turbínový motor

Turbínový motor je motor ktorý obsahuje spaľovaciu turbínu. Pracuje s otvoreným teplotným cyklom. Mechanický výkon turbíny sa využíva na pohon kompresorov a mechanizmov prúdových motorov, alebo na pohon vrtúľ a dúchadiel.

Bližšie informácie v hlavnom článku: reaktívny motor

Reaktívny motor sa využíva na pohon dopravných prostriedkov (lietadiel) pomocou prúdu plynu vytekajúceho z trysky dýza motora. Pre pohon je využívaný zákon akcie a reakcie. V praxi to znamená že hmota a rýchlosť vytekajúcich plynov sú priamo úmerné hmote a rýchlosti stroja na ktorom je prúdový motor umiestnený. Z hľadiska princípu práce reaktívnych motorov ich môžeme rozdeliť na reaktívne motory kompresorové a bezkompresorové.

• Bezkompresorový reaktívny motor

Ide o reaktívne motory kde dochádza stláčaniu vzduchu v motore náporom vzduchu na vstupe motora. Zvláštnym druhom bezkompresorového reaktívneho motora je raketový motor. V súčasnosti sú používané dva základné druhy bezkompresorových reaktívnych motorov. Je to pulzačný motor a náporový motor. V súčasnosti je vyvíjaný v USA náporový motor pre hypersonické rýchlosti – Scramjet

Pulzačný motor

Pulzačný motor je bezkompresorový reaktívny motor využívajúci k svojej činnosti rezonančné frekvencie plynu vo výstupnej tryske. Vplyvom rezonancie vznikajú vo výstupnej tryske tlakové a podtlakové impulzy (z toho názov pulzačný), ktoré pri vzniku podtlaku zabezpečia nasatie vzduchu do spaľovacej komory. Pri pretlaku dochádza k zapáleniu zmesi a následnému výtoku plynov do trysky motora. Prvýkrát sérivo použité na nemeckých raketách V-1 počas Druhej svetovej vojny.

Náporový motor

Náporový motor je zjednodušená verzia pulzačného motora. Na stlačenie vzduchu v spaľovacej komore je používaný nápor vzduchu pri doprednej rýchlosti lietadla. špeciálnym prípadom náporového motora v angličtine ramjet je hypersonický náporový motor tzv. scramjet(supersonic combustion ramjet). Ide o náporový motor s nadzvukovým spaľovacím procesom, čo znamená že nedochádza k spomaleniu prúdu vzduchu na podzvukové rýchlosti ale spaľovanie prebieha bez spomalenia prúdu vzduchu. Tieto motory sú používané ako pomocné motory pri vysokých rýchlostiach SR-71 Black Bird, rakety KUB. V súčasnosti prebieha viacero výskumných programov pre využitie týchto motorov pre urýchlenie telies v atmosfére pre dosiahnutie nízkej orbity. Známe sú projekty USA (X-43), Ruska (MiG - 2000), Indie a iných.

Raketový motor

Bližšie informácie v hlavnom článku: raketový motor

Pracuje bez vonkajšieho prístupu vzduchu. Okysličovadlo je dodávané do motora s palivom. Ide o formu reaktívneho pohonu.

• Kompresorový reaktívny motor

Princíp motora je obdobný ako u jednoduchšieho náporového motora, len kompresia vzduchu v spaľovacej komore je dosahovaná pomocou kompresora. Principiálne môžeme tieto motory členiť na:

motory s axiálnym kompresorom

motory s radiálnym kompresorom.

Z hľadiska toku vzduchu v motore ich môžeme deliť na jednoprúdové a viacprúdové.
Jednoprúdový motor je motor kde prúdenie vzduchu z kompresora je v celom objeme prevedené do priestoru spaľovacej komory a je využité na spaľovanie paliva. Viacprúdový motor má prúd vzduchu z kompresora členený, členenie je vykonávané na stupňoch kompresora. Prúdy sú väčšinou nespájané a výtok z motora je pre každý prúd samostatne. Zvláštnym variantom sú motory s prídavným spaľovaním (forsáž), kde je zvlášť prúd vzduchu samostatne vedený do spojovacieho potrubia výtokovej trysky k forsážnym tryskám. Tento motor pri vyšších rýchlostiach pracuje ako čiastočne náporový. Tieto motory sú v najčastejšie montované na nadzvukové lietadlá.

1. ↑ Beňo, Ľ.: Lietadlá. Spoločné vydanie Alfa Bratislava a SNTL Praha, 1988.

•   Commons ponúka multimediálne súbory na tému Hnacia jednotka lietadla