جرعتنا اليوم هي استكمالاً للجرعتين السابقتين، عن عصر المحركات النفاثة، ولكن في هذه الجرعة سنتحدث ببعض التفاصيل عن:

ما هو المحرك النفاث، وكيف يعمل؟ ما هي أنواع واستخدامات ومميزات المحركات النفاثة؟

تعريف الدفع النفاث:

الحركة الامامية الناتجة عن الاندفاع الخلفي السريع للغازات او السوائل. هذا التعريف هو احدى تطبيقات قانون نيوتن الثالث للحركة الذي ينص على (ان لكل فعل ردة فعل مساويةً له بالمقدار ومعاكسةً له في الاتجاة).

وكما ذكرنا في جرعاتنا السابقة عن تاريخ المحركات النفاثة، فان الألماني هانز ڤون اوهيان اول من صمم وشغل محرك نفاث وحصل على براءة إختراعه هذا عام 1936م بينما حلقت اول طائرة بمحرك نفاث عام  1939م، فهو بحق الأب الروحي للمحرك النفاث.

كيف يعمل المحرك النفاث؟

قبل ان نجيب على هذا السؤال، ما رأيكم ان نتعرف على أجزاء المحرك النفاث الرئيسية كي تساعدنا في فهم طريقة عمله؟

يتكون المحرك النفاث من الأجزاء التالية:

المروحة الامامية  — مراوح الضغط   — غرفة الاحتراق  —  العنفات (التيربين)   — مخرج الغازات او (الشكمان).

وبكل بساطة، فان المروحة الامامية بالمحرك النفاث تقوم بسحب الهواء من المحيط الخارجي وتمريره الى مراوح الضغط التي تعمل على زيادة ضغط الهواء (عادة يكون هنالك اكثر من طبقة او مرحلة من مراوح الضغط).

ينتقل هذا الهواء المضغوط الى غرفة (او غرف) الاحتراق ويختلط بالوقود حيث يتم اشعال وحرق هذا الخليط، من نتائج الاحتراق -كما تعلمون- تمدد الغازات. تتمدد الغازات وتخرج بسرعة فائقة من مخرج العادم بعد ان تمر من خلال طبقة (مرحلة) او طبقات من العنفات (التوربينات) التي تعمل على تدوير المراوح الامامية والضاغطة وباقي أجزاء المحرك.

اثناء أندفاع الهواء بسرعة عالية الى الخلف، وتطبيقاً لقانون نيوتن الثالث، تندفع الطائرة للامام بنفس سرعة اندفاع الغازات الى الخلف (بالضبط كما في البالون الذي ينفخ بالهواء ثم يترك ليطير باتجاه معاكس لفتحة البالون).

أما أنواع واستخدامات المحركات النفاثة في كثير، كذلك مميزاتها، لكننا سنقتصر في جرعتنا هذه على ما يهم مجال الطيران، وعليه فيمكن القول بان هناك أربعة أنواع واستخدامات للمحركات النفاثة في الطائرات المعرفة في أيامنا هذه، وهي كما يلي:

المحرك التوربيني النفاث (Turbojet engine)

ويمكن اعتباره النموذج الأصلي لكل المحركات النفاثة ويتميز ببساطة التصميم والكفاءة العالية عند السرعات العالية فوق الصوتية، لكنه يستخدم الكثير من الوقود وذو ضجيج عالي جداً. استخدم هذا النوع من المحركات النفاثة في الطائرات المقاتلة القديمة والطائرات المدنية، مثل بوبينغ 707 وتوبيوليف تي يو 104.

طائرة الكنكورد – المحرك التوربيني النفاث

المحرك التوربيني النفاث المروحي (تقع المروحة الكبيرة داخل غطاء المحرك) (Turbofan engine)

لتفادي المميزات غير الجيدة في المحرك التوربيني النفاث (Turbojet engine)، ثم إضافة مروحة كبيرة في مقدمة المحرك، لكنها صممت لتكون من الأجزاء الداخلية والتي تكون مغطاة بغطاء المحرك الخارجي (جميعكم يرى هذه المروحة عندما يصعد سلم الطائرة وينظر الى فتحة المحرك الامامية الكبيرة). يمتاز هذا النوع بكفاءة عالية على جميع السرعات واقتصاده في استهلاك الوقود وقلة الضجيج النتاتج عنه، لكنه كبير الحجم نوعاً ما، وذو تعقيدات كثيرة ومتطورة. يستخدم هذا النوع من المحركات النفاثة في الطائرات المقاتلة الحديثة مثل F15 والتايفون والطائرات المدنية بوبينغ 747 وايرباص 320، ويمكن القول ان معظم الطائرات العسكرية والمدنية الحديثة تستخدم هذا النوع من المحركات النفاثة.

طائرة بوينق ٧٧٧ – المحرك التوربيني النفاث المروحي

المحرك التوربيني ذو عمود دوران (Turboshaft engine)

هذا المحرك توربينياً لكنه ليس نفاثاً، فقد تم الاستفادة من الطاقة الناتجة من التوربين لتقوم بتدوير عمود دوران (افقياً او/و عمودياً)، كما في طائرات الهيليوكبتر على سبيل المثال، ويمتاز هذ المحرك بكفاءة عالية على السرعات المنخفضة، لكن ضجيجه عالي جدا.

طائرة الربينسون – المحرك التوربيني ذو عمود دوران

المحرك التوربيني ذو عمود دوران ومروحة خارجية (Turboprop engine)

هذا المحرك توربينياً لكنه ليس نفاثاً، فقد تم الاستفادة من الطاقة الناتجة من التوربين لتقوم بتدوير عمود دوران تُركب عليه مراوح خارجية (يختلف عدد شفرتها من 2 الى 3 او أربعة او اكثر من ذلك)، يمتاز بكفاءة عالية وخاصة على سرعات اقل من سرعة الصوت، اقل ضجيجاً من المحركات التوربينة النفاثة واقتصادي جداً في استهلاك الوقود، لكن من ميزاته غير المرغوب بها انه معقد نوعاً ما وعملية تطويره تحتاج الى دراسات وابحاث كبيرة. يستخدم هذا النوع من المحركات التوربينية غير النفاثة في الكثير طائرات النقل العسكرية والمدنية مثل طائرة النقل الاوربية A400 من انتاج شركة ايرباص والفرنسية ATR 72.

طائرة الايربص ٤٠٠ – المحرك التوربيني ذو عمود دوران ومروحة خارجية

بهذه التفاصيل البسيطة التي عرضناها عليكم نكون قد وضحنا الصورة بشكل اكبر عن عصر المحركات النفاثة وكيف تعمل واستخداماتها.

نلقاكم في جرعة اخرى باذن الله تعالى.

المرجع ١