Ce este o turbină cu gaz?

O turbină cu gaz este un motor rotativ cu ardere care transformă energia potențială în gaz, plus energia cinetică a aerului în mișcare, într-o cantitate masivă de energie care transformă un arbore de ieșire, efectuând un lucru efectiv. Există multe tipuri de motoare cu turbină, dintre care unele sunt foarte familiare pentru majoritatea oamenilor, iar unele pot fi surprinzătoare. De exemplu, o moară de vânt este o turbină clasică, foarte simplă, iar motoarele cu abur sunt, de asemenea, motoare cu turbină. Pe de altă parte, principalul tanc de luptă al Armatei SUA, M1A1 Abrams, este alimentat și de un motor cu turbină cu gaz.

Poate că utilizarea motorului cu turbină cu gaz cu care majoritatea oamenilor sunt familiarizați este propulsia cu reacție – motorul cu turbină cu gaz. Acest motor masiv ilustrează unul dintre marile avantaje ale motorului cu turbină cu gaz – are un raport putere-greutate care este cu mult superior celuilalt tip principal de motor disponibil: motorul cu piston, cum ar fi un motor diesel, care valorifică energia alternativă a mai multe pistoane. Pe de altă parte, motoarele cu turbine cu gaz sunt mult mai scumpe de construit și de exploatat decât motoarele cu piston de dimensiuni comparabile, ceea ce face ca utilizarea lor să fie prohibitivă pentru utilizarea în aplicații de consum mediu, cum ar fi automobile.

Un motor cu turbină cu gaz este format din trei componente principale, toate construite în jurul unui arbore central: un compresor, o zonă de ardere și turbina în sine, toate închise astfel încât să poată crea presiune. Aerul este aspirat în compresor de către paletele ventilatorului de pe arbore și forțat sub presiune în zona de ardere. Combustibilul – cel mai frecvent kerosen, propan sau gaz natural – este injectat sub presiune în camera de ardere și aprins, crescând semnificativ temperatura, ceea ce la rândul său crește presiunea în camera de ardere. Acest gaz presurizat este forțat înapoi peste mai multe aripioare de pe arborele turbinei, făcându-l să se rotească și să transmită puterea roților rezervorului sau rotoarelor elicopterului. Odată trecută peste aripioarele turbinei, gazul uzat este evacuat, deși unele motoare cu turbină cu gaz au prevederi pentru a capta și reutiliza o parte din energia termică din gazele de eșapament.

Un motor cu turbină cu gaz de avion funcționează puțin diferit. În timp ce construcția rămâne practic identică, arborele turbinei există doar în interiorul motorului în sine, deoarece nu există o destinație exterioară către care să se transmită puterea generată de turbină. În schimb, sarcina principală a arborelui turbinei este de a roti ventilatorul compresorului. Lucrarea motorului este realizată de forța gazului încălzit și sub presiune care părăsește spatele motorului, oferind tracțiune, care forțează carcasa motorului înainte împreună cu aeronava de care este atașat.