هندسة المحركات


المحرك النفاث هومحرك ينفث الموائع (الماء أو الهواء) بسرعة فائقة لينتج قوة دافعة اعتمادا على مبدأ قانون نيوتن الثالث للحركة. هذا التعريف الواسع للمحركات النفاثة يتضمن أيضا التوربين النفاثوالتوربين المروحىوالصواريخ والنفاث التضاغطى والنفاث النبضى، وأيضاالمصخات النفاثة. ولكن بالإستخدام الشائع فالمحرك النفاث يقصد به محرك بريتون لدورةالتوربين الغازي أو اختصارا التوربين الغازى، ويكون بهضاغط غازمدعوم من دفع الهواء أو الماء له والطاقة المتبقية تنتج الدفع أو القوة الدافعة. ألف الناس بأن التوربين الغازي يعرف بأنه أحد التطبيقات المنفصلة عن المحرك نفاث، بدلا من القول وبطريقة أصح بأنه جزء من المحركات النفاثة التي هي محركات احتراق داخلى ولكن لايظهر أي شكل من أشكال الاحتراق خارج المحرك.

download-1

المحركات النفاثة تستخدم بالأساس للطائرات ذات المدى الطويل, فالطائرات القديمة كانت تستخدم محرك توربين نفاث الذي لم يكن بذات الكفاءة المطلوبة مما حدا للطرز الحديثة من تلك الطائرات النفاثة باستخدام محركات توربين مروحي ذات تحويلة جانبية كبيرة مما ساعد على زيادة بالسرعة ومدى أطول وكفاءة أفضل لإستهلاك الوقود من غيرها من مركبات النقل. حتى أن كمية إستهلاك تلك المحركات النفاثة من الإستهلاك العالمي يبلغ 7.2% عام 2004

 

صورة أمامية لمحرك نفاث GE90 لطائرة بوينج 777
صورة جانبية لمحرك رولز رويس ترنت 900 لطائرة ايرباص A380

التسلسل الزمني لتاريخ المحرك النفاث
رسم تصويري لجهاز هيرون

ماقبل النفاث

تاريخ المحركات النفاثة يمكن أن تعود إلى القرن الاول الميلادي, عندما إخترع هيرون الإسكندري محرك بخارى بسيط أسماه aeolipile ومعناه كرة إيولوس (إله الرياح عند الإغريق)، وهي تستخدم قوة البخار من خلال فتحتين نفاثتين متعاكستين مما يجعلان الكرة تدور بسرعة شديدة حول محورها. كما هو معلوم هو بداية استخدام القوة الميكانيكية. بساطة الإمكانيات للتطبيقات العملية لاختراع هيرون لم يمكن التعرف على المحرك النفاث بالشكل المطلوب فكان مجرد فضول لاغير.

 

 

download-2

 

الدفع النفاث بدأ مجازيا مع ظهور الصواريخ عند الصينين بالقرن ال11, بدأت الصواريخ بطريقة متواضعة للاستعمال بالالعاب النارية ثم تطور بسرعة ليصبح شكل من أشكال الاسلحة ولكن تلك التقنية توقفت ولم تتطورعام 1633 العالم العثمانى لاجاري حسن جلبي أقلع مع ماوصف بصاروخ مخروطي الشكل ونزل بأجنحة بهبوط رائع على الأرض مما كوفئ على ذلك بحصوله على منصب رفيع بالجيش العثماني ولكن ذلك كان نوع من الألعاب البهلوانية لا أكثر.

المشكلة في أن تلك الصواريخ من بساطة الصنع أنها غير فعالة بالسرعات المنخفضة ولايمكن استخدامها بالطيران. وعوض عن ذلك بالمحرك المكبس عام 1930 وبأشكاله المختلفة (القطر الثابت والقطر الدوار, المبرد بالماء أو بالهواء) وهو كان الشكل الوحيد المتوفر للطائرات وكان مقبولا لإنخفاض كفاءة الطائرات ذاك الوقت, وهذا ماكان متوفرا.

download

لكن بدأ المهندسون يعون أن محرك المكبس محدود القدرة في حالة الوصول للحد الأقصى من الأداء الذي يمكن الحصول عليه، والحد يكمن أساسا بكفاءة المروحة التي كما يرى أنها تصل الذروة القصوى عندما يقترب طرف المروحية منسرعة الصوت. فإذا أردنا تطوير كفاءة المحرك وكذاالطائرة فلابد للكفاءة أن تزداد وأن تتخطى الحواجز. فالطريقة هي تطوير تصاميم محركات المكبس أو إنتاج شكل جديد ومختلف تماما من مكائن الطاقة، تلك الحركةالتطورية قد تعدت مرحلة محرك التوربين الغازى وأنتجت ما يسمى بالمحرك النفاث، وهي الثورة الثانية في عالم الطيران منذ طيران اخوات رايت الأولى.