Mesin turboprop

mesin turboprop adalah jenis pesawat pembangkit listrik yang baling-baling ini digabungkan ke turbin melalui gigi reduksi yang mengubah RPM tinggi, torsi output yang rendah untuk RPM rendah, torsi tinggi. Baling-baling itu sendiri biasanya kecepatan yang konstan (variabel pitch) sejenis dengan yang digunakan dengan mesin pesawat yang lebih besar reciprocating.

mesin turboprop umumnya digunakan pada pesawat subsonik kecil, namun beberapa pesawat dilengkapi dengan turboprops telah cruising kecepatan lebih dari 500 kt (926 km / h, 575 mph). pesawat militer dan sipil besar, seperti Lockheed L-188 Electra dan Tupolev Tu-95, juga telah menggunakan daya turboprop. The Airbus A400M didukung oleh empat TP400 mesin Europrop, yang merupakan mesin turboprop paling kuat ketiga yang pernah diproduksi, setelah Kuznetsov NK-12 dan Kemajuan-D 27.

Dalam bentuk yang paling sederhana turboprop terdiri dari sebuah intake, kompresor, ruang bakar, turbin, dan mendorong nozzle. Udara ditarik ke dalam intake dan dikompresi oleh kompresor. Bahan Bakar kemudian ditambahkan ke udara yang dikompresi dalam ruang bakar, di mana campuran bahan bakar-udara kemudian combusts. Gas-gas pembakaran panas memperluas melalui turbin. Beberapa daya yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk menggerakkan kompresor. Sisanya ditularkan melalui pengurangan gearing untuk baling-baling. Perluasan lebih lanjut gas terjadi pada nozzle mendorong, dimana gas buang dengan tekanan atmosfer. Nozel mendorong memberikan proporsi yang relatif kecil dari thrust yang dihasilkan oleh sebuah turboprop.

Turboprops sangat efisien pada kecepatan penerbangan (di bawah 450 mph) karena kecepatan jet baling-baling (dan knalpot) relatif rendah. Karena tingginya harga mesin turboprop, mereka sebagian besar digunakan di mana kinerja tinggi pendek lepas landas dan mendarat (STOL) kemampuan dan efisiensi pada kecepatan terbang sederhana yang diperlukan. Aplikasi yang paling umum dari mesin turboprop dalam penerbangan sipil di pesawat komuter kecil, di mana kehandalan mereka yang lebih besar dari mesin reciprocating offset biaya yang lebih tinggi awal mereka. turboprop pesawat sekarang beroperasi di dekat kecepatan yang sama seperti pesawat turbofan kecil bertenaga dan membakar dua pertiga dari bahan bakar per penumpang. [1] turboprop pesawat bertenaga telah menjadi populer untuk pesawat terbang bush seperti Cessna Caravan dan Quest Kodiak sebagai bahan bakar jet lebih mudah untuk memperoleh di daerah terpencil daripada penerbangan bensin grade (Avgas).




   

Sebagian besar dorong jet turboprop adalah dikorbankan demi kekuasaan poros, yang diperoleh dengan mengekstraksi daya tambahan (hingga yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor) dari ekspansi turbin. Sementara daya turbin dapat terpisahkan dengan bagian generator gas, turboprops sekarang banyak fitur turbin listrik gratis pada poros koaksial terpisah. Hal ini memungkinkan untuk memutar baling-baling bebas, independen kecepatan kompresor. Karena perluasan tambahan dalam sistem turbin, energi sisa dalam knalpot jet rendah. Akibatnya, pembuangan jet memproduksi (biasanya) kurang dari 10% dari total dorong.

Baling-baling tidak efisien ketika kiat mencapai atau melebihi kecepatan supersonik. Untuk alasan ini, gearbox pengurangan ditempatkan pada baris drive antara kekuasaan dan baling-baling turbin untuk memungkinkan turbin untuk beroperasi pada kecepatan paling efisien sedangkan baling-baling beroperasi pada kecepatan yang paling efisien. gearbox ini merupakan bagian dari mesin dan terdiri dari beberapa komponen yang diperlukan untuk mengoperasikan baling-baling kecepatan konstan. Ini berbeda dari mesin turboshaft digunakan dalam helikopter, di mana gearbox sangat kecil dari mesin.

Sisa menyodorkan pada turboshaft adalah dihindari oleh ekspansi lebih lanjut dalam sistem turbin dan / atau memotong dan memutar knalpot 180 derajat, untuk menghasilkan dua jet yang berlawanan. Selain di atas, ada sangat sedikit perbedaan antara turboprop dan turboshaft sebuah.

Sementara turbojet paling modern dan mesin turbofan menggunakan kompresor aksial-aliran, mesin turboprop biasanya mengandung setidaknya satu tahap kompresi sentrifugal. kompresor sentrifugal memiliki keunggulan yang sederhana dan ringan, dengan mengorbankan bentuk streamline.

Propeller kehilangan efisiensi sebagai meningkatkan kecepatan pesawat, sehingga turboprops biasanya tidak digunakan pada pesawat berkecepatan tinggi. Namun, mesin propfan, yang sangat mirip dengan mesin turboprop, bisa jelajah pada kecepatan penerbangan mendekati Mach 0,75. Untuk meningkatkan efisiensi baling-baling, mekanisme yang dapat digunakan untuk mengubah lapangan, sehingga menyesuaikan pitch kecepatan udara tersebut. Sebuah propeller pitch variabel, juga disebut pitch propeller terkendali, juga dapat digunakan untuk menghasilkan dorongan negatif sedangkan melambat di landasan. Selain itu, dalam hal suatu outage mesin, lapangan dapat disesuaikan ke pitch vaning (disebut bulu-bulu), sehingga meminimalkan drag dari propeller yang tidak berfungsi.

Beberapa pesawat komersial dengan mesin turboprop termasuk Bombardier Dash 8, ATR 42, ATR 72, BAe Jetstream 31, Embraer EMB 120 Brasilia, Fairchild Swearingen Metroliner, Saab 340 dan 2000, Xian MA60, MA600 Xian, dan MA700 Xian.





history

Arnold Alan Griffith telah menerbitkan sebuah makalah tentang desain turbin pada tahun 1926. Setelah bekerja di Royal Aircraft Pendirian diselidiki desain turbin aksial yang dapat digunakan untuk mensuplai listrik ke poros dan baling-baling dari situ. Dari tahun 1929, Frank Whittle mulai bekerja pada desain turbin sentrifugal yang akan memberikan dorongan jet murni. [2]

turboprop pertama di dunia adalah Cs Jendrassik-1, dirancang oleh insinyur mekanik Hongaria György Jendrassik [3] Hal ini diproduksi dan diuji di pabrik Ganz di Budapest antara 1939 dan 1942.. Ini direncanakan agar sesuai dengan pembom RMI-1 Varga X / pengintai H bermesin ganda pada tahun 1940, namun program tersebut dibatalkan.

Mesin turboprop pertama Inggris Rolls-Royce Trent RB.50, sebuah Derwent dikonversi II dilengkapi dengan roda gigi reduksi dan Rotol 7-ft, 11-di lima baling-baling berbilah. Dua keluarga Trent dipasang ke Gloster Meteor EE227 - satu-satunya "Trent-Meteor" -. Yang dengan demikian menjadi turboprop pertama di dunia pesawat bertenaga, meskipun tempat tidur-test tidak dimaksudkan untuk produksi [4] [5] Hal pertama terbang pada 20 September 1945 . Dari pengalaman mereka dengan Trent, Rolls-Royce mengembangkan Dart, yang menjadi salah satu mesin turboprop paling handal yang pernah dibangun. Dart produksi terus selama lebih dari lima puluh tahun. The Dart Vickers Viscount bertenaga adalah pesawat turboprop pertama apapun untuk masuk ke produksi dan dijual dalam jumlah besar [6]. Ini juga turboprop bermesin empat pertama. penerbangan pertama adalah pada tanggal 16 Juli 1948. turboprop pesawat single pertama di dunia bermesin adalah Armstrong Siddeley Mamba bertenaga Boulton Paul Balliol, yang pertama terbang pada tanggal 24 Maret 1948. [7]

Uni Soviet dibangun pada pembangunan Jerman Perang Dunia II oleh Junkers (BMW dan Hirth / Daimler-Benz juga mengembangkan dan sebagian diuji desain) [rujukan?] Sementara Uni Soviet memiliki teknologi untuk menciptakan pembom strategis jet-powered sebanding dengan Boeing. B-52 Stratofortress, mereka malah menghasilkan Tupolev Tu-95, didukung dengan empat Kuznetsov NK-12 turboprops, dikawinkan dengan delapan baling-baling kontra-rotating (dua per nacelle) dengan kecepatan supersonik ujung untuk mencapai kecepatan jelajah maksimum lebih dari 575 mph, lebih cepat dari banyak dari pesawat jet pertama dan sebanding dengan kecepatan jelajah jet untuk misi paling. Beruang akan berfungsi sebagai paling sukses tempur jarak jauh dan pesawat pengawasan dan simbol proyeksi kekuatan Soviet sepanjang akhir abad ke-20. Amerika Serikat akan memasukkan kontra-rotating mesin turboprop, seperti Allison T40 naas tersebut menjadi serangkaian pesawat eksperimental selama tahun 1950, tetapi tidak akan diadopsi ke dalam pelayanan.

Mesin turboprop pertama Amerika adalah General Electric XT31, pertama kali digunakan pada percobaan Laporan Vultee XP-81. [8] The XP-81 pertama terbang pada Desember 1945, pesawat pertama yang menggunakan kombinasi turboprop dan kekuasaan turbojet. Teknologi dari pesawat Lockheed Electra juga digunakan pada pesawat militer, seperti Orion-3 P dan C-130 Hercules, menggunakan T56 Allison. Salah satu mesin turboprop paling banyak diproduksi adalah Pratt & Whitney Canada mesin PT6.

Turbin pertama bertenaga, helikopter didorong poros adalah Bell XH-13 F, versi dari Bell 47 powered by Continental-XT 51-T-3 (Turbomeca Artouste) mesin. [9]

menggunakan turbin gas untuk menggerakkan baling-baling. Turbin gas yang dirancang khusus untuk aplikasi ini, dengan hampir semua output yang digunakan untuk menggerakkan baling-baling. The mesin gas buang mengandung energi sedikit dibandingkan dengan mesin jet dan memainkan peran kecil dalam penggerak pesawat.