Dugattyús motorok vesznek körül minket mindenütt. Találkozunk velük a legkülönfélébb eszközökben, és a könnyű repülőgépek is éppen ezeket használják. Miért van akkor az, hogy a modern utasszállítók, mint a Boeing 777 vagy az Airbus A350, teljesen más típusú motorokat használnak? Mi akadályozza meg a hengerek számának növelését és a megszokott és egyszerű sémával való további munkát?
A gyakorlatban a maximális teljesítmény, amit egy dugattyús repülőgép-hajtómű kiadhat magából, körülbelül három-négyezer lóerőre korlátozódik. A legjobb ilyen típusú motorok megközelítették ezt a határt, de nem tudták jelentősen túllépni az élettartam és a stabilitás elvesztése nélkül.
A fő probléma a fizikában rejlik. A mechanika és a termodinamika akadályoz. Minden egyes dugattyú, hajtókar és főtengely hatalmas terhelésnek és rezgéseknek van kitéve. A hengerek számának vagy a motor méretének növelésével nőnek a tehetetlenségi erők, a súrlódás és a hőtermelés. Egy bizonyos ponton a hűtés és a kenés már nem bírja, a szerkezet súlya pedig horribilissá válik.
A gázturbinás sugárhajtóművek, mint a GE90 vagy a Rolls-Royce Trent XWB, eközben 50 000-től 100 000 lóerőig terjedő egyenértékű teljesítményt produkálnak. Ez több tízszerese annak, amit pl. a legerősebb dugattyús motor képes leadni.
Hogy ugyanekkora tolóerőt kapjunk dugattyús motorokkal, szükség lenne kb. 20-30 ultrakönnyű, tökéletesen szinkronizált motorra, amik egyetlen rendszerbe vannak kötve. De minden további egység újabb reduktorokat, tengelyeket, rezgéseket, további üzemanyag- és olajrendszereket jelent.
A gyakorlatban ez egy mechanikus szörnnyé változtatná a repülőgépet, ahol a tömeg felét csak a hajtómű tenné ki.
A gázturbinás hajtóművek teljesen más elven működnek.
A dugattyúk alternáló mozgása helyett ezeknél folyamatos a légáram, amit összenyom a kompresszor és ami elég az égéstérben. A turbina a gázok energiáját hatékonyan és rezgések nélkül alakítja forgássá.
Egy ilyen hajtómű kolosszális teljesítményt ad le viszonylag kis súly mellett, megbízhatóan működik nagy magasságokban és könnyebben skálázható.
Már az 1950-es évekre világossá vált, hogy a dugattyús motorok elérték a határaikat, a turbinák pedig megnyitották az utat a sugárhajtás korszaka felé.
Néha a mérnökök és rajongók visszatérnek a „szuperdugattyú” ötletéhez — például kerámia anyagok használatával, hajtókar nélküli sémákkal vagy rotációs konstrukciókkal. Azonban még a legmerészebb projektek sem tudják megközelíteni azokat a teljesítményszinteket, amelyek a kontinensek közötti utasszállítókhoz szükségesek. Még nagyon-nagyon sokáig a turbóventilátoros hajtómű marad az egyetlen, alternatíva nélküli megoldás a nagy légi közlekedés számára.
Létrehozni egy olyan dugattyús motort, amelynek teljesítménye összemérhető a modern sugárhajtóművekével, lehetetlen – nem a technológiák hiánya, hanem az alapvető fizikai korlátok miatt.
A dugattyúk, hajtókarok és főtengelyek egyszerűen nem bírják ki sem azt a terhelést, sem azt a hőmérsékletet, ami 100 000 lóerőhöz szükséges.
Kövesd új Facebook oldalunkat és értesülj további érdekes cikkekről:
