Kiến thức Hàng không. Phần II: Động cơ máy bay

(VIET AVIATION) Với máy bay dân dụng, động cơ là phần tối quan trọng cho việc vận hành. Tùy thuộc vào mục đích, kích cỡ máy bay, vận tốc mà các loại động cơ khác nhau sẽ được ứng dụng. Nguyên tắc hoạt động của động cơ máy bay dựa trên "phản lực", nghĩa là không khí sẽ được động cơ "bơm" từ đầu đến đuôi máy bay, tạo ra lực đẩy máy bay tiến lên phía trước.

Động cơ RR Avon. Photo: Wikipedia

Động cơ cánh quạt.

Ưu điểm của động cơ cánh quạt là tiêu thụ ít nhiên liệu, ít gây ồn, chi phí sản xuất, duy tu bảo dưỡng và thời gian bảo trì cũng ít hơn.

Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của chúng là vận tốc và lực đẩy. Động cơ cánh quạt chỉ có thể áp dụng cho các loại máy bay nhỏ như ATR 42, ATR 72, Bombadier Q400...

Do bị giới hạn về tốc độ (dưới 600km/h) nên các máy bay dân dụng dùng động cơ cánh quạt chỉ bay những chặng ngắn. Đồng thời, do lực đẩy yếu nên tải trọng của máy bay cánh quạt thường rất thấp.

Vietnam Airlines ATR 72 tại Đà Nẵng. Photo: Airliners.net

Trong hàng không quân sự, máy bay cánh quạt lại có những lợi thế như vận tốc và tải trọng của chúng được nâng lên đáng kể. Ví dụ như chiếc Airbus A400 có thể bay đến 780km/h; Tu-95 của Liên Xô, có thể đạt vận tốc không thua kém động cơ phản lực là 920km/h.

Máy bay quân sự Airbus A400M

 Động cơ turbine phản lực.

Động cơ turbine phản lực được xem là cuộc cách mạng trong lĩnh vực hàng không. Nó tạo ra lực đẩy cực lớn, góp phần làm tăng tốc độ bay và khả năng chuyên chở của máy bay. Nhược điểm của chúng là tiếng ồn và mức tiêu hao nhiên liệu.

Cơ chế hoạt động của động cơ turbine phản lực dựa trên quy trình đoạn nhiệt (adiabatic). Khi cánh quạt quay, không khí sẽ được bơm vào động cơ. Tại đây, khí Oxygen sẽ được dùng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, tạo ra khí carbonic, hơi nước. Nhờ vào nhiệt lượng của quá trình đốt cháy mà khí sẽ giãn nở rất mạnh, thoát ra phía sau động cơ, tạo lực đẩy.

Động cơ mới trên Boeing 787 giảm tiếng ồn tối đa. Photo: Airliners.net

Nhờ vào khoa học kĩ thuật tiên tiến mà những động cơ turbine phản lực hiện đại và mạnh mẽ đã được chế tạo thành công. Ví dụ như động cơ GE90-115 của General motors. Đây là động cơ lớn nhất và mạnh nhất trong ngành hàng không dân dụng. Với đường kính 3.429 m, chiều dài 7.29 m, nó có thể tạo ra lực đẩy khoảng 514kN, và mức kỷ lục là 569kN.

Động cơ cho tương lai.

Ý tưởng mới về động cơ open rotor trên máy bay

Khi mà giá cả nhiên liệu ở mức cao, sự ô nhiễm cùng với hiệu ứng nhà kính tăng mạnh, khan hiếm nguồn nhiên liệu... đẩ các hãng hàng không vào thế khó khăn. Trước những yêu cầu mới, không ít các ý tưởng đã được đề cập. Ý tưởng về 1 động cơ với rô-to mở "open rotor" được xem là có tính khả thi trong tương lai.

Động cơ "open rotor" là 1 loại lai giữa động cơ phản lực và cánh quạt. Nhiên liệu sẽ được đốt cháy, sinh nhiệt để làm giãn nở không khí, sau đó tạo ra lực khiến cho cánh quạt ở đằng sau xoay mạnh và đẩy phi cơ lên phía trước. Động cơ này có thể tiết kiệm đến 35% so với động cơ phản lực cùng loại, giảm thiểu khí thải và tiếng ồn. Tuy nhiên, vận tốc sẽ bị giảm sút, từ 550mph xuống 450 mph.

Ảnh minh hoạ một động cơ open-rotor trong tương lai

Bên cạnh đó, các hãng sản xuất cũng ra sức cải tiến các loại động cơ hiện hành nhằm tăng hiệu quả sử dụng, giảm chi phí như áp dụng vật liệu nhẹ, sử dụng nhiên liệu sinh học, tái chế, giảm tiếng ồn, thay đổi kết cấu ...  Điển hình nhất là động cơ Trent 1000 và GEnx. Hai loại động cơ này đã được Roll Royce và General chế tạo. Chúng đang được áp dụng trực tiếp cho máy bay 787. Với loại động cơ mới này, khí thải và tiếng ồn đều được giảm thiểu rất nhiều, đồng thời việc tiêu hao nhiên liệu cũng ít đi đáng kể.

còn tiếp...

N.H.Đ

Germany