Srovnání pístových a proudových leteckých motorů

Srovnání pístových a proudových leteckých motorů
jani - 23. 9. 2007 - *.uvt.tuke.sk

Dobry den, mam jeden technicky dotaz. Nie som strojar, preto sa ospravedlnujem za nepresnost vyjadrovania. U motoroch s valcami pre vrtulove lietadla sa uvadza vykon v kW (pripadne konske sily). U prudovych motoroch je to pre zmenu tah (kN). Je mozny isty prepocet vykonu medzi tymito dvomi typmi motorov? Ako by som zistil, ktory motor z jednej skupiny je kolkokrat vykonnejsi oproti motoru z druhej skupiny?

Dobrý den,

obávám se, že Vás následující odpovědí zklamu.

Z hlediska fyziky pochopitelně nelze objektivně porovnat dva jevy, které mají rozdílné fyzikální účinky a které jsou vyjádřeny v rozdílných jednotkách. Stejně tak přece nelze porovnat např. deset sekund a osm metrů. Chcete-li srovnávat, musíte srovnávat srovnatelné.

Zkusme se na věc podívat selským rozumem. Tah proudového motoru si lze představit jako sílu, kterou se tento motor přímo „opírá“ do okolního vzduchu. Naproti tomu má pístový motor výkon NA HŘÍDELI a teprve prostřednictvím vrtule se vyvozuje tah. Chcete-li tedy nějaké srovnání, můžete v nejlepším případě srovnávat tah proudového motoru s tahem vrtule. Ovšem půjde o srovnání značně kostrbaté a neobjektivní. V principu jde o to, že proudový motor udělí "hodně energie" (tlaku, rychlosti a tepla) malému množství vzduchu, kdežto vrtule naopak udělí málo energie velkému množství vzduchu. Velkou roli v tom pak dále hrají změny účinnosti obou procesů v závislosti na okolních podmínkách.

Teoreticky by snad bylo možné určit výkon proudového motoru nějak takto:

  • určit celkovou energii vzduchu na vstupu do sacího kanálu motoru za jednu sekundu [kJ/s]
  • určit celkovou energii směsi vzduchu a spalin na konci výstupní trysky za jednu sekundu [kJ/s]
  • z rozdílu obou energií určit množství energie, kterou proudový motor předal do vzduchu prošlého motorem za jednu sekundu [kJ/s]
  • tento přírůstek energie [kilojoule] vztažený na dobu jedné sekundy [s] určuje tepelný a tlakový výkon proudového motoru, protože platí vztah mezi jednotkami
    kW=kJ/s
    Tedy jeden kilowatt je množství energie právě jeden kilojoule vydané za právě jednu sekundu

Ovšem toto srovnání má zásadní vadu, tah proudového motoru je vyvozován rozdílem tlaku (přepočteno na průtočné průřezy) a teplota hraje relativně malou roli (zde už narážíme na otázku účinnosti procesu), zatímco v uvedené úvaze je teplota velmi významná. Sám jistě vidíte, že jde o dosti nepraktickou záležitost bez valné vypovídací hodnoty. Velkou roli hrají rovněž účinnosti obou procesů v závislosti na okolních podmínkách (rychlost, tlak okolního vzduchu), u pístového motoru lze např. využít přídavného tahu výfukových plynů a pod.

Bohužel se tedy z řady praktických důvodů budete muset smířit s tím, že nelze objektivně srovnat tah proudového motoru s výkonem motoru pístového. Pokud máte i nadále pochybnosti, zkuste navštívit zdejší Diskuzní fórum a můžeme si věc rozebrat podrobněji.

Pro zajímavost můžeme uvést, že použití proudového motoru se dá považovat za ekonomické cca od rychlosti 400-500 km/h výše, naopak dosažení rychlosti nad 600 km/h s pístovým motorem je už poměrně problematické. Tento rozdíl se s rostoucí rychlostí zvýrazňuje. V polovině 40. let kdosi spočítal, že pro dosažení rychlosti zvuku by byl třeba pístový motor o výkonu někde mezi 15 000-18 000 koní. Nejvýkonnější skutečně postavené pístové motory měly výkon řádově třikrát menší.

Na úplný závěr musím konstatovat, že si v této záležitosti rozhodně nečiním patent na rozum, že výše uvedené pochází z mých současných znalostí techniky, fyziky a matematiky a že jsem připraven v případné diskuzi na toto téma obhajovat tento svůj názor. Budu jedině rád, pokud se mnou takovou diskuzi někdo povede.

Tomáš Adam - 18. 10. 2007

  • *
    Vyplňte prosím jméno
  • *
    Vyplňte prosím název
  • *
    Vyplňte prosím text komentáře
  • *
    Odpovězte prosím na dotaz - ochrana proti spamu

Hvězdička označuje povinné položky. Komentáře jsou před zveřejněním moderovány.