قبل اختراع الطائرات النفاثة، كانت المحركات التوربينية هي المحرك الأساسي عندما لا تتمكن المحركات المكبسية من توفير الطاقة أو النطاق الذي تحتاجه، لكن منذ اختراع الطائرات النفاثة، أصبحت المحركات المروحية أقل استعمالًا على الرغم من استمرار وجودها، ولكن لماذا؟ الإجابة هي أنه لا تزال المحركات التوربينية مستعملة بشكل اساسي بسبب تعدد استخداماتها المتزايدة مقارنة بنظيراتها من الطائرات النفاثة.
المحركات التوربينية على الطائرة
تشمل الأسباب الأخرى لاستمرار استخدامها سجل الأمان، وتحسين الراحة، وزيادة الكفاءة والتكاليف الأرخص المرتبطة بالمضخات التوربينية، وقبل أن نتمكن من تحليل سبب استمرار استخدام المحركات التوربينية، يجب أن ننظر أولاً إلى ماهية المحرك التوربيني في الواقع، وبالإضافة إلى كونه نوعًا من المحركات وبديلاً لكل من المكابس والطائرات.
وتعمل المضخات التوربينية بشكل أساسي عن طريق دخول الهواء إلى مقدمة المحرك من خلال مدخل الهواء (الفتحة الصغيرة خلف مخروط المروحة)، ثم يمر هذا الهواء إلى الضاغط (أو عدد قليل من الضواغط إذا كان محركًا كبيرًا) قبل دخول غرفة الاحتراق حيث يتم خلط الهواء بالوقود وإشعاله.
كما ويتم، يتم إجبار الخليط على الخروج من الجزء الخلفي من المحرك لخلق قوة دفع، كما يحدث في طائرة نفاثة، يتم استخدام الهواء لدفع التوربينات، مما يؤدي إلى دوران المروحة، ويتم ذلك للجمع بين أفضل سمات الطائرات النفاثة مثل (موثوقيتها وكفاءة استهلاك الوقود وما إلى ذلك) وأفضل سمات الطائرات ذات المكبس (أداءها الأفضل عند السرعات والارتفاعات المنخفضة، والسهولة النسبية للصيانة وما إلى ذلك).
على الرغم من أن التصميم الأول لمحرك توربيني تم نشره في عام 1928، إلا أنه لم يتم بناء نموذج أولي عام بعد إلا بعد عقد كامل (ويرجع ذلك في الغالب إلى القيود المالية للكساد العظيم)، وسرعت الحرب العالمية الثانية من تطوير المحركات التوربينية كبديل موثوق للمكابس عندما لم تكن المحركات النفاثة متاحة أو مضمونة.
وبعد الحرب، أصبحت المحركات التوربينية أكثر شهرة على الطائرات التجارية طويلة المدى بسبب عدم وجود بدائل تعمل بالطاقة النفاثة، وبعد إدخال الطائرات النفاثة الأولى، تراجعت شعبية المحركات التوربينية وانتشارها، وأصبحت عنصرًا أساسيًا في الطائرات الأصغر حجمًا.
أسباب استخدام المحركات التوربينية في الطائرة
يقوم كل من المشغلين الخاصين وشركات الطيران بتشغيل أساطيل المحركات التوربينية الخاصة بهم لأسباب عديدة مختلفة، ومن بين هذه الأسباب:
- ربما يرجع السبب الرئيسي وراء استمرار استخدام المحركات التوربينية إلى العدد الهائل من المطارات التي يمكنها الوصول إليها عند مقارنتها بنظيراتها من الطائرات النفاثة، وعندما يتعلق الأمر بالإقلاع والهبوط، وتحتاج كل طائرة إلى مسافة معينة لتصل إلى السرعة أو تبطئ من التوقف، ويُطلق على هذا عادةً مسافة الإقلاع والهبوط أو أحيانًا مسافة المجال ويتم حسابه بناءً على وزن الطائرة ودفع محركاتها.
- وهذا يحد من المطارات التي يمكن أن تهبط فيها الطائرات، حيث لن يكون لجميع المطارات مدارج طويلة بما يكفي لدعم إقلاع هذه الطائرة المعينة ومسافات الهبوط، ونظرًا للقوة الهائلة للمحركات النفاثة، فإن الطائرات النفاثة مقيدة بشدة بعدد المطارات التي يمكن أن تهبط فيها، مما يخلق الحاجة لربط الرحلات الجوية للمسافرين للوصول إلى أقرب مطار إلى وجهتهم المقصودة.
- في الوقت الحالي، يمكن للطائرات النفاثة أن تهبط فقط في حوالي 500 مطار من أصل 6000 مطار في العالم ومن ناحية أخرى، تمتلك المحركات التوربينية مسافات إقلاع وهبوط أقصر بكثير، مما يسمح لها بالهبوط في مجموعة أكبر من المطارات، بما في ذلك المطارات ذات المدارج الأقصر أو الموجودة في المناطق النائية.
- وهذا الوصول المتزايد يجعل المحركات التوربينية من النوع المناسب لشركات الطيران التي ترغب في الطيران في مسارات التغذية من المطارات الكبيرة إلى المطارات الأصغر، والتي قد لا تدعم مدارجها الطائرات مثل 737 أو لتلك المسارات التي يصعب الوصول إليها.
- بالنسبة للطلب المنخفض والمتوسط، وطرق المسافات القصيرة، يتوفر للمشغلين خياران لنوع الطائرة التي يمكنهم تشغيلها: المكابس والمحركات التوربينية ويرجع ذلك ببساطة إلى كيفية عمل المحركات المكبسية والمحركات التوربينية، حيث إن المحركات المروحية التوربينية هي أكثر كفاءة في استهلاك الوقود بشكل ملحوظ من منافسيها من المكابس.
- على الرغم من أن هذا قد لا يبدو مهمًا بشكل خاص، إلا أن ما يعنيه هذا هو أن الطائرات ذات المحركات التوربينية أرخص مقارنة في التشغيل لكل مقعد من الطائرات ذات المواصفات المماثلة، وبالنسبة للمشغلين الذين يعانون من ضائقة مالية، يمكن أن يعني هذا غالبًا الفرق بين تحقيق الربح والخسارة.
- بصرف النظر عن كون الطائرة أكثر كفاءة من نظيراتها ذات المكابس، فإن شراء المروحة التوربينية أقل تكلفة حتى من أصغر الطائرات النفاثة ويمكن أن تكلف شركات الطيران 50 مليون دولار للقطعة (جديدة)، بينما يمكن للطائرة المستعملة أن تباع بحوالي عُشر ذلك المبلغ وبالمثل، تبلغ تكاليف التشغيل عادةً بضعة آلاف من الدولارات في الساعة.
- وإن طائرة ركاب جديدة ذات محرك توربيني ستعيد لشركات الطيران إلى ما يقرب من 20-30 مليون دولار، بينما يمكن العثور على نظيراتها المستخدمة بانتظام مقابل 2-3.5 مليون دولار، وتبلغ تكاليف التشغيل بالساعة حوالي 2000 دولار حسب الطراز وعدد ساعات الطيران. وفي الوقت نفسه، تكلف المحركات التوربينية للأعمال التجارية ما بين 4.5 إلى 7 مليون دولار جديد، بينما تكلف الموديلات المستخدمة ما بين 1.4 و 5 مليون دولار (اعتمادًا على عوامل مثل العمر والطراز والمواصفات والحالة).
- تُستخدم الدرجة الاقتصادية على المراوح التوربينية في المقام الأول للمسافات القصيرة وطرق الأعمال التجارية مثل لندن وباريس وبوسطن ونيويورك، وهي أقرب إلى درجة الأعمال على الطائرات الأخرى لشركات الطيران، في حين أن درجة الأعمال أقرب إلى الدرجة الأولى.
- وبعد الاستمتاع بالراحة على الطائرات ذات المحركات التوربينية قصيرة المدى لسنوات عديدة، يشعر الركاب عمومًا بالقلق من حجز هذه الأنواع من الرحلات على متن الطائرات النفاثة خوفًا من فقدان الرفاهية التي اعتادوا عليها في الطيران على المروحيات التوربينية.
- بغض النظر عما إذا كانت شركة طيران أو شركة أو طيارًا عامًا هو الذي سيشتري الطائرة، يمكن القول إن أهم شيء يجب معرفته عن أي طائرة هو سجل الأمان الخاص بها، وبعد كل شيء، وعندما نحلق على ارتفاع آلاف الأقدام في الهواء، فإن آخر شيء نريده هو أن نكون فيه هو طائرة غير آمنة وعرضة للاصطدام!
وفي نهاية ذلك فإنه ونظرًا لأوجه التشابه في تصميماتها، فإن المحركات التوربينية آمنة تمامًا مثل نظيراتها النفاثة، في حين أنها أكثر أمانًا في المكابس، في الواقع، تقل احتمالية سقوط المحركات التوربينية المفردة بنسبة 50٪ تقريبًا عن منافسيها ذات المكبس المزدوج، وأقل احتمالًا للاصطدام بنسبة تزيد عن 80٪ مقارنةً بمنافسيها ذات المكبس الفردي (بافتراض تشابه العمر ، الصيانة ، إلخ.)
