A gázturbina egy olyan hőerőgép, amelyben a levegővel kevert üzemanyag égéstermékei egy turbina lapátjain haladnak keresztül. A turbina egy kompresszort működtet, amely a levegőt szolgáltatja az égési folyamathoz. A gázturbinában keletkező égéstermékek hőenergiája hasznosítható további turbinák hajtására, vagy az égéstermékeket egy fúvócsőben felgyorsítva reaktív hajtóműként működhet. A gázturbina termodinamikai alapja a Brayton–Joule-ciklus. A dugattyús belsőégésű motoroktól eltérően a gázturbinában folyamatos égés valósul meg.
Története Elméleti alapjai Részei beömlőnyílás (szívótorok) kompresszor tüzelőtér turbina fúvócső
A turbinalapátok töveit (turbinalapátgyök) erre a célra gyártott megmunkálási szerszámokkal készítik. Kialakításukat tekintve elsősorban fecskefarok, vagy fenyőfa alakúak lehetnek.
Működésük
A gázturbina nagy levegőigénnyel működik. A hajtómű indítása után a légsűrítő (turbókompresszor) a levegő nyomását többszörösére növeli, és a bevezető nyíláson keresztül az égéstérbe nyomja. Itt a levegő a beporlasztott tüzelőanyaggal (pl. kerozin) keveredik. A keveréket meggyújtva állandó nyomású folyamatos égés alakul ki. A felhevült és nagymértékben kiterjedt gázok a turbinát forgatják. A turbina a vele közös tengelyen levő kompresszort, generátort, a hajtómű táprendszerét és a segédberendezéseket is működteti. Az égéstermék gázok, inert gázok, további hasznosításra a sugárhajtásos gázturbináknál a gázturbina fúvócsövébe kerülnek, itt nyomásuk mozgási energiává alakul át, a kiterjedő gázok a hőmérséklete csökken. Innen a gázsugár kb. 2000 km/óra sebességgel lép ki a szabadba, a hőmérséklete ekkor 500-600 °C. Erőműveknél gőzkörfolyamat hőforrásaként szolgálhatnak, vagy a szabadba kerülnek.
Csoportosításuk Kompresszortípusok szerint
Centrifugálkompresszoros gázturbina Például: A harmincas években a brit kísérleti gázturbinák, mivel egyszerűbben gyárthatóak voltak, mint az Axiálkompresszorosak
Axiálkompresszoros gázturbina (kétáramú gázturbinás sugárhajtómű esetén kisnyomású kompresszor és nagynyomású kompreszor) Például: Tipikusan repülőgép sugárhajtóművek (kisebb átmérőben megvalósíthatóak)
Külső gázgenerátoros turbina (szabadturbina) Tulajdonképpen két egymás után kapcsolt gázturbina: gázgenerátor, és munkaturbina. Az első turbina járókereke csak a kompresszor hajtásához szükséges teljesítményt szolgáltatja, a második turbinának nincs kompresszora és égéstere, az első turbina égéstermékei hajtják meg. Tehetetlensége sokkal kisebb, sokkal szélesebb fordulatszámtartományban használható, mindig tengelyteljesítményt szolgáltatnak. Gázgenerátorként dugattyús motor is elképzelhető.
Hajtásmechanizmus szerint
Légcsavaros gázturbinák Például: Allison T56, Jendrassik Cs–1, Europrop TP400, Kuznyecov NK–12
Sugárhajtásos gázturbinák, azaz helyesen gázturbinás sugárhajtóművek
Áramkörök száma szerint
Egyáramú gázturbinás sugárhajtómű Például: BMW 003, General Electric J79, Klimov VK–1, Ljulka AL–7, Tumanszkij RD–9, Tumanszkij R–13, Tumanszkij R–29.
Kétáramú gázturbinás sugárhajtómű Például: CFM International CFM56, General Electric F404, Klimov RD–33, Pratt & Whitney TF30, Pratt & Whitney F119, Szaturn AL–31, Turbo-Union RB199.
Jellemzőik Tolóerő és tolóteljesítmény Tüzelőanyag-fogyasztás Levegőfogyasztás Fajlagos tömeg Hatásfok Alkalmazási területek
Tengelyteljesítményt (forgatónyomatékot) szolgáltató gázturbinák Villamos erőművek Mobil áramforrás aggregátok Jármű gázturbinák Helikopterek Légcsavaros repülőgépek Vasúti vontatás (villamos erőátvitellel párosítva) Gépkocsik, munkagépek, harcjárművek hajók Légpárnás járművek
Sugárhajtóművek A kiáramló égéstermékek reaktív erejét hasznosító gázturbinák: Polgári repülés Katonai repülés Rakétatechnika Extrém sporteszközök, kísérleti járművek
Egyéb célú gázturbinák Tűzoltóberendezések, pl. a Big Wind „Forrólevegős” vagy gőzsugaras tisztítóberendezések Nagyteljesítményű fertőtlenítő gépek
Kapcsolódó szócikkek Gázturbinás sugárhajtómű Kombinált ciklus
Források Könyvek, monográfiák Vass Balázs: Repülőgép-hajtómű szerkezettan III. (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1991) , Rolls-Royce: The Jet Engine
Jegyzetek