فكرة المحرك النفاث.. منذ البداية



Rating  0
Views   2648
زيد فلاح عزيز
28/04/2013 07:09:51

ترجع بنا الذاكرة إلى ما قبل طائرة الأحلام النفاثة (بوينج 787) ثنائية المحرك إلى ما قبلها من موديلات وطرازات عديدة من ناحية المحركات وقوتها وسرعتها في عالم الطيران.. ولكن اليوم سنأخذ جولة تاريخية منذ بداية فكرة المحرك النفاث وكيف بدأ وتتطور حتى وصل إلى ما هو عليه الآن..

أولا نود أن نشير إلى مفهوم "المحرك النفاث" وهو محرك ينفث (الموائع (أي الماء أو الهواء بسرعة فائقة لينتج قوة دافعة اعتماداً على مبدأ قانون نيوتن الثالث للحركة، وهذا التعريف يشمل أيضا التوربين النفاث، والتوربين المروحي، والصواريخ، والنفاث التضاغطي، والنفاث النبضي، وأيضا المضخات النفاثة.

ولكن يُقصد بالمحرك النفاث" محرك بريتون لدورة التوربين الغازي" أو اختصاراً التوربين الغازي ذو ضاغط الغاز المدعوم من دفع الهواء أو الماء له، والذي تنتج طاقته المتبقية الدفع أو القوة الدافعة، وقد عرف الناس بأن التوربين الغازي يعرّف بأنه جزء من المحركات النفاثة التي تشكل محركات احتراق داخلي دون أن تُظهر أي شكل من أشكال الاحتراق خارج المحرك.

وتُستخدم المحركات النفاثة بالأساس للطائرات ذات المدى الطويل، فالطائرات القديمة كانت تستخدم محرك توربين نفاث لم يكن بذات الكفاءة المطلوبة مما أدى لاستخدام الطائرات الحديثة محركات توربين مروحي ذات تحويله جانبية كبيرة لزيادة معدل السرعة والمدى وتوفير كفاءة أفضل لاستهلاك الوقود، حيث بلغت نسبة استهلاك تلك المحركات النفاثة من الاستهلاك العالمي للوقود حوالي 7.2% عام 2004.

والآن تعالوا معنا في جولة تاريخية تعرض لنا ما قبل النفاث وحتى يومنا هذا..
ما قبل النفاث.. فترجع جذور المحركات النفاثة إلى القرن الأول الميلادي عندما اخترع "هيرون الإسكندراني" محرك بخاري بسيط أسماه "كرة إيولوس" تيمنا بإله الرياح عند الإغريق يستخدم قوة البخار من خلال فتحتين نفاثتين متعاكستين، الأمر الذي يجعل الكرة تدور بسرعة شديدة حول محورها.

ثم ظهر الدفع النفاث عند الصينيين بالقرن الثالث عشر، حيث كانت تستعمل بالألعاب النارية ثم تطورت بسرعة لتصبح شكل من أشكال الأسلحة، وقد أعطيت أول براءة اختراع للتوربين الثابت للسيد "جون باربر" بإنجلترا عام 1791، واستمر التوربين الغازي بدائيًا حتى عقد الثلاثينات من القرن العشرين، وفي عام 1923 كتب "إدجار بكنجهام" من المكتب الوطني الأمريكي للمقاييس تقريراً شكك فيه على قدرة المحرك النفاث اقتصادياً في منافسة الطائرات ذات المراوح بالارتفاعات أو السرعات المنخفضة وقال فيه: "لا يوجد أي فرصة حالية تمكن المحركات ذات المراوح النفاثة من النوع الموجود أن تكون عملية وفعالة حتى بالمجال العسكري" .

ولكن بدأ المهندسون في التفكير في تطوير كفاءة المحرك لتتخطى الحواجز، لذلك كان ينبغي إما تطوير تصاميم محركات المكبس، أو إنتاج شكل جديد مختلف تماما من ماكينات الطاقة، وبهذا كانت تلك الحركة التطويرية قد تعدت مرحلة محرك التوربين الغازي وأنتجت ما يسمى بالمحرك النفاث، ويعتبر هذا الابتكار الثورة الثانية في عالم الطيران منذ طيران الأخوان رايت الأول.

وبحلول عام 1930 ابتكروا العلماء المحرك المكبس ذا الأشكال المختلفة (القطر الثابت والقطر الدوار، المبرد بالماء أو بالهواء) فكان بهذا الشكل الوحيد المتوفر لاستخدامه في الطائرات في ذلك الوقت، ولقى قبولاً واسعًا بسبب انخفاض كفاءة الطائرات التي كانت متوافرة حينئذ.

وفي عام 1929 عرض الطيّار "فرانك ويتل" أفكاره عن التوربين النفاث بشكل رسمي وحصل على براءة الاختراع بعد ذلك بسنة في إنجلترا واعتمد عام 1932، وقد أخرج هذا الاختراع للعالم ضاغط دفع محوري ذو مرحلتين يغذي ضاغط الطرد المركزي أحادي الطرف، وكان يركز على أبسط ضاغط بالطرد المركزي فقط. وكانت نتيجة هذا الاختراع ظهور أول محرك يعمل على الوقود السائل ويحتوي على مضخة خاصة به عام 1937.

وكانت تصاميم المحركات النفاثة الأولى تصاميم هجينة حيث كانت مصادر الطاقة تستخلص أولاً بضغط الهواء ثم تُخلط مع الوقود للاحتراق لتولّد دفعًا نفاثًا للمحرك.

وفي عام 1935 بدأ "هانز فون أوهين" العمل على تصميم مشابه بألمانيا، وبعد هذه المحاولة قابل أوهين "إرنست هينكل "أحد كبار مصنعي الطائرات في ذاك الوقت وعرض عليه تصميم للمحرك الموعود، ثم في صباح 27 أغسطس سنة 1939، وكانت أول طائرة تطير باستخدام المحرك النفاث.

ثم بدأ المسئولون ينظرون إلى محرك "فرانك ويتل" بنظرة إيجابية وبدأت شركة محركات الطاقة المحدودة (Power Jets Ltd) تحصل على الدعم من وزارة الدفاع للمساهمة في مساعدته على إكمال المشروع، وفي عام 1941 طارت أول طائرة تحمل اسم (جلوستر E.28/39) بمحرك من إنتاج شركة ويتل، بقوة دفع وصلت إلى 4 كيلو نيوتن.

ثم طورت محركات دفق الطرد المركزي من تقنية الارتكاز، فازدادت سرعة عمود الدوران الرئيسي بالمحرك، وتقلص قطر ضاغط الطرد المركزي . ثم أصبح استعمال المحركات النفاثة واسع الانتشار في عدد من أسلحة الجو حول العالم بحلول عقد الخمسينات من القرن العشرين، ولم يدخل استعمال هذه المحركات في نطاق الطائرات المدنية بشكل عام إلا بحلول عقد الستينيات، عندما أصابت حمى التطوير محركات المراوح التوربينية فأخرجت المحرك المكبس من النظام بأكمله وجعلته مخصصًا للطائرات الصغيرة المخصصة للخدمات العامة.. وكانت هذه بمثابة طفرة عملاقة في عالم الطائرات فائقة السرعة .. انتظرونا في الجزء الثاني لمعرفة تفاصيل أكثر عن تلك الطفرة التي أحدثتها تلك المحركات في حياتنا الحديثة .

وصف الــ Tags لهذا الموضوع   جامعة بابل هندسة المواد فكرة المحرك النفاث.. منذ البداية