محرك الطائرة هونظام الدفع للطائرة. وهي تقريبا دائما إما محركات مكابس خفيفة الوزن أوتوربينات غاز. هذه الموضوعة نظرة عامة من أنواع أساسية من محركات الطائرات والمفاهيم المستخدمة في تصميم وتطوير محرك الطائرة.

اعتبارات تصميم المحرك

عملية تطوير المحرك واحدة من الحلول الوسط. المهندسون يصممون سمات معينة للمحركات لتحقيق اهداف محددة. الطائرة هي من احد اصعب المتطلبات لصناعة محرك، عرض عدة شروط للتصميم، وكثير منها في تضارب مع بعضها البعض. محرك الطائرة يجب انقد يكون:

• الاعتماد الكلي، اذ ان فقدان السيطرة على محرك الطائرة معضلة كبيرة جدا مقارنتاً بمحرك السيارة.

محرك الطائرة يعمل تحت ظروف معينة وهي درجة الحرارة، الضغط والسرعة القصوى، وبالتالي الحاجة الى العمل بشكل موثوق وآمن في ظل جميع هذه الظروف.

• خفيفة الوزن، حيث الوزن الثقيل للمحرك يزيد من وزن الطائرة فارغة ويخفض حمولتها.
• قوية، للتغلب على الوزن والسحب من الطائرة.
• صغيرة ومبسطة؛ المحركات الكبيرة المركبة في الطائرة، تزيد من عملية السحب واهدار الطاقة والوقود وخفض الانتاجية.
• قابل للتصليح، لخفض تكلفة استبدال بتر الغيار، الاصلاحات الصغيرة تكون غير مكلفة نسبيا.
• كفائة الوقود، لتقدم للطائرة مدى واسع لمتطلبات التصميم.
• قادر على العمل في الارتفاعات التي تصلها الطائرات.

خلافا لمحركات السيارات، محركات الطائرات نعمل بأقصى طاقتها لفترات طويلة من الوفت. بشكل عام ، يدور المحرك بأقصى طاقة لبضع دقائق اثناء الأقلاع، ثم تنخفض طاقة المحرك قليلا في الارتفاع ، ثم تمضي معظم الوقت في وضع اعداد-الرحلة عادة 65 ٪ إلى 75 ٪ من الطاقة الكاملة. قوة الأحتراق الداخلي المماثل اوتوربينات محركات الطائرات تصنف في وحدات من القوة الى المراوح (عادة قياس قوة الحصان)وهوعزم دوران العمود المرفقي مضاعفة في الدقيقة الواحدة (لفة في الدقيقة).

المروحة تحول طاقة المحرك الى قوة الدفع بقوة الحصان اوthp والدفع ناتج عن وظيفة شفرات المروحة التي تعطي سرعة للطائرة. المحركات النفاثة مصنفة من حيث الدفع، وعادة ماقد يكون الحد الأقصى للقدرة تحقق خلال الاقلاع.

يميل تصميم محرك الطائرة للموثوقية اكثر من الأداء. طول مدة العمليات التي يقوم بها المحرك واعدادات الطاقة العالية، بالإضافة إلى اشتراط موثوقية عاليةوهذا يعني ان المحركات يجب ان تصنع من هذا النوع من العمليات بسهولة. محركات الطائرات تميل إلى استخدام أبسط أجزاء ممكنة وتضم مجموعتين من أي شيء للدقة والموثوقية. الاستقلال الوظيفي لاجزاء المحرك يقلل من احتمال وجود عطل في احد المحركات مما يؤدي إلى فشل كامل. على سبيل المثال، محركات متماثلة لها نظمامين اشعال مغناطيسي مستقلين، ومضخة الوقود الميكانيكية للمحرك مدعوما بمضخة وقود كهربائية.

الطائرات تمضي معظم وقتها في السفر بسرعة فائقة. لذلك فمحرك الطائرة يصله هواء بارد مما يعني الاستغناء عن المـبرد(radiator). عدم وجود المبرد يعطي المحركات وزن اقل واقل تعقيد. كمية تدفق الهواء التي يستقبلهاالمحرك عادة تكون مصممة بعناية وفقا لسرعة وارتفاع الطائرة المتسقطة من أجل الحفاظ على المحرك في درجة حرارة مثالية.

تعمل الطائرة على ارتفاعات عالية حيث الهواء أقل كثافة منه على مستوى سطح الأرض. بما ان المحركات بحاجة الأوكسجين لحرق الوقود، النظام التعريفي القسري(forced induction system) مثل تيربوشـارجـر(turbocharger) اوسـوبرشارجر(supercharger) مخصصة ومناسبة للإستعمال في الطائرات. وهذا ما يحقق معه العيوب المعتادة من التكلفة الإضافية، الوزن والتعقيد.

تاريخ محركات الطائرات

• 1633: أقلع لگاري حسن چلبي على متن ما وُصف بأنه صاروخ قمعي الشكل ثم حلق بجناحين ليهبط بنجاح
• 1848: جون سترينگفـِلو خلق محرك بخاري قادر على تحريك نموذج، بالرغم من أنه لم يكن فيه حمولة
• 1903: الأخوان رايت كلفوا تشارلي تايلور to build an inline aeroengine (12 حصان) for the Wright Flyer
• 1908: رينيه لورين يسجل براءة اختراع لتصميمه ramjet engine
• 1909: Roger Ravaud' Gnôme rotary engine in هنري فارمان's aircraft won the Grand Prix for the greatest non-stop distance flown - 180 كيلومتر (110 ميل) - مسجلاً رقماً قياسياً لطيران التحمل
• 1911: Adams-Farwell's rotary engines powered fixed-wing aircraft in the US
• 1916: Auguste Rateau suggests using exhaust-powered compressors to improve high-altitude performance, the first example of the turbocharger.
• 1930: فرانك هويتل قدم أول براءات اختراعه
• 1938: The German Heinkel HeS ثلاثة turbojet propels the Heinkel He 118 into the air
• 1939-1942: أول turboprop في العالم Jendrassik Cs-1 صممها المهندس الميكانيكي المجري György Jendrassik
• 1944: Messerschmitt Me 163 Komet, the worlds first rocket propelled aircraft deployed
• 1947: Bell X-1 rocket propelled aircraft exceeds the sound barrier
• 1948: the first turboshaft engine, the 100 shp 782. In 1950 this work was used to develop the larger 280 shp (210 kو) Artouste

• 1949: The Leduc 010 the world's first ramjet powered aircraft flies
• 1950(late): Rolls-Royce Conway the worlds first production turbofan enters service
• 1960s: TF39 high bypass turbofan enters service delivering greater thrust and much better efficiency
• 1960s: X-15 rocket plane flys at more than 50 ميلs (80 kم) altitude at more than 3,000 ميل/س (4,800 كم/س).
• 2002: HyShot scramjet flew in dive
• 2004: Hyper-X first scramjet to maintain altitude

عملية الدفع

الوقود

يتم انتاج وقود الطائرات وفق معايير صارمة لتفادي فشل محرك الطائرة.معايير وقود الطائرات يفهم بعناية واكثر صرامة من وقود المركبات على الطرق، وذلك لأن طائرة بمحرك ويجب تلبية بدقة محددة تفوق مستوى الأداء في ظل ظروف معروفة.

المحركات ذات المحاور

المحرك الخطي

هذا النوع من المحركات لها اسطوانات مصفوفة في صف واحد. عادة لها عدد من الاسطوانات ، ولكن هناك حالات منها ثلاث وخمس أسطوانات للمحرك. أكبر ميزة للمحرك هوانها تسمح لنصميم طائرات ضيقة من الامام.

المحركات الدوارة

في بداية الحرب العالمية الأولى ، عندما اصبحت الطائرة تستخدم لأغراض عسكرية ، وأصبح واضحا أنه لا تتماشى محركات الطائرة حينها الموجودة لانها ثقيلة جدا لكمية الطاقة اللازمة. احتاج مصمموالطائرة ان تكون ذات محرك خفيف الوزن ، وقوية ، ورخيصة وسهلة التصنيع بكميات كبيرة. المحركات الدوارة ملأت هذه الأهداف.

المحرك نوع V

اسطوانات هذا المحرك مرتبة في خطين، يميل 30-60 درجة بعيدا عن بعضها البعض. الغلبية العظمى لمحركات الـ V انها تتمتع بخاصية المياه المبردة. تصميم هذا المحرك يقدم قدرة عالية مع وزن اقل مقارنة بالمحرك الخطي، مع تقديم قابلة امامية صغيرة.

المحرك الشعاعي

المحرك المعادي

التوربيني

تيربوشافت

تصميمات حديثة

اقتصاديات التصميمات الحديثة

انظر أيضاً

• Hyper engine
• Air safety
• قائمة محركات الطائرات
• United States military aero engine designations

المصادر

وصلات خارجية

• المحركات التوربينية الغارية للطائرات وتقنية الرذاذ
• Aircraft Engines and Aircraft Engine Theory (includes links to diagrams)
• طائرات ومحركات طائرات تجريبية
• Structural Dynamics and Vibration Laboratory of McGill University