پیش رانش جت

پیش‌رانِش جِت (jet propulsion)

نوعی روش پیش‌رانش. در این روش، جسم براثر جت یا جریانی از گازهای متفاوت که در جهتی خاص حرکت می‌کنند، به جهت مخالف رانده می‌شود. این حرکت تابع قانون سوم حرکت آیزاک نیوتون است: «هر عملی را عکس‌العملی است مساوی آن و در جهت مخالف». متداول‌ترین کاربرد اصل جت در موتور جت، رایج‌ترین موتور هواپیما، به‌چشم می‌خورد. موتور جت نوعی توربین گازی است. هوا پس از عبور از مدخلی واقع در جلوی موتور، با کمپرسور یا بادزن فشرده می‌شود و به محفظۀ احتراق می‌رسد. سوخت که معمولاً نوعی نفت با نام کروزن است، به داخل هوای فشرده پاشیده و مشتعل می‌شود. گاز داغ حاصل از اشتعال سوخت به‌‌سرعت رو به عقب منبسط می‌شود و توربینی را می‌چرخاند که وظیفۀ آن به‌‌کارانداختن کمپرسور است. سپس با سرعت بسیار زیاد از اگزوز یا شیپورۀ رو به عقب موتور خارج می‌شود. واکنش در برابر جریان رو به‌ عقب گازها نیروی پیش‌رانشی به سمت جلو ایجاد می‌کند که از طریق دسته‌‌موتورها به هواپیما منتقل می‌شود. این نیرو نتیجۀ برخورد جریان گاز داغ با هوای ساکن نیست. نیروی پیش‌رانش جت با حاصل‌ضرب جرم گاز خروجی و شتاب آن متناسب است و با واحد نیوتون (N) بیان می‌شود. توربوجت ساده‌ترین شکل توربین گازی است و روی هواپیماهایی نصب می‌شود که با سرعتی بسیار بالاتر از سرعت صوت حرکت می‌کنند. توربو پراپ برای سرعت‌ و ارتفاع متوسط، سرعتی حدود ۷۲۵ کیلومتر در ساعت، و ارتفاع پرواز ۱۰هزار متر، مناسب است و توربین آن قطعاتی اضافی دارد که بیشتر انرژی جریان گاز را جذب می‌کنند تا محور ملخ را از طریق جعبه‌دنده‌ای کاهنده به چرخش درآورند. توربوفن برای نصب روی هواپیماهایی مناسب است که با بالاترین حد سرعت‌ زیر صوت حرکت می‌کنند. این نوع موتور کمپرسور یا بادزنی اضافی در جلو دارد و بخشی از جریان هوا را از کنار هستۀ موتور می‌گذراند تا با جریان گازهای خروجی مخلوط شود و دما و سرعت آن را کاهش دهد. درنتیجه، در مقایسه با موتورهای توربوجت مصرف سوخت آن کمتر و بازده آن بیشتر است. این موتور آرام‌تر کار می‌کند، ولی سرعتی بیش از سرعت موتورهای توربوپراپ ایجاد می‌کند. توربوشفت برای چرخاندن محور اصلی و ملخ دم هلیکوپتر، همچنین در هاورکرافت، کشتی، قطار، و نیز در نیروگاه‌های برق و تلمبه‌خانه‌ها به‌کار می‌رود. این نوع موتور در حقیقت نوعی توربوپراپ بدون ملخ است و توان آن از طریق توربینی اضافی به جعبه‌‌دنده یا مستقیماً به محور خروجی می‌رسد. بخش عمدۀ انرژی گاز صرف به‌حرکت‌درآوردن کمپرسورها و چرخاندن محور ملخ می‌شود. درنتیجه، نیروی پیش‌رانش باقی‌مانده ناچیز است. توان این نوع موتور را معمولا به‌صورت توان اسب محور (shp) یا کیلووات (kW) بیان می‌کنند. موتور رَم‌جت در بعضی از موشک‌ها به‌کار می‌رود. وقتی سرعت به دوبرابر سرعت صوت (دو ماخ) برسد، فشار ورودی جلوی موتور جت به هفت برابر فشار هوای خارج می‌رسد و نسبت تراکم با افزایش سرعت تا هشت ماخ سریعاً بالا می‌رود، به‌‌طوری ‌که دیگر به کمپرسور یا توربین نیاز نیست. موتور رَم‌جت فقط از لوله‌ای به شکل بشکه تشکیل می‌شود که انتهای آن باز است و سوخت در مقطعی از آن می‌سوزد که وسیع‌تر از بقیۀ مقاطع است. این موتور سبک و ارزان است و به‌‌آسانی تولید می‌شود، اما مصرف سوخت آن بالاست و برای رسیدن به سرعت بهینه به موتور کمکی موشکی متکی است. یکی دیگر از انواع موتورهای جت با قابلیت‌های اضافی عبارت است از موتور چندکمپرسوری که در آن، کمپرسور به دو یا سه بخش تقسیم می‌شود که هر یک توربین مخصوص دارد و بنابراین، هر یک با سرعت بهینۀ خاص خود کار می‌کند. در موتور با رانش هدایت‌شونده، شیپوره‌های جت از حالت عمودی به حالت افقی درمی‌آیند تا بتوانند به حالت عمودی از زمین بلند شوند و پس از آن در سطح افقی پرواز کنند. این موتور ازجمله در هواپیمای هری‌یر (هرِیر) کاربرد دارد. از موتور با رانش معکوس برای کاهش سرعت هواپیمای جت هنگام فرود استفاده می‌کنند. به این منظور، لوله‌های جت با دریچه‌های مخصوصی بسته می‌شوند و گازها را از طریق مجراهای موقت به جلو هدایت می‌کنند. موتورهای پس‌سوز روی هواپیماهای نظامی نصب می‌شوند تا در مدت‌زمان کوتاه، نیروی رانش خود را حدود ۷۰ درصد افزایش دهند. این عمل با احتراق کنترل‌شدۀ سوخت در جریان گازی صورت می‌گیرد که از توربین عبور کرده است. درنتیجۀ این عمل، مصرف سوخت افزایش می‌یابد.