Vad är en gasturbin?

En gasturbin är en roterande förbränningsmotor som omvandlar den potentiella energin i gas, plus den kinetiska energin från rörlig luft, till en enorm mängd energi som omvandlar en utgående axel och utför verkligt arbete. Det finns många typer av turbinmotorer, av vilka några är mycket bekanta för de flesta, och några av dem kan vara överraskande. Till exempel är en väderkvarn en klassisk, mycket enkel turbin, och ångmaskiner är också turbinmotorer. Å andra sidan drivs även den amerikanska arméns huvudstridsstridsvagn, M1A1 Abrams, av en gasturbinmotor.

Kanske är användningen av gasturbinmotorn som de flesta känner till jetframdrivning – gasturbinjetmotorn. Denna massiva motor illustrerar en av gasturbinmotorns stora fördelar – den har ett effekt-viktförhållande som är vida överlägset den andra huvudtypen av motor som finns tillgänglig: kolvmotorn, såsom en dieselmotor, som utnyttjar kolvenergin från flera kolvar. Å andra sidan är gasturbinmotorer mycket dyrare att bygga och driva än kolvmotorer av jämförbar storlek, vilket gör deras användning kostsam för användning i vanliga konsumenttillämpningar såsom bilar.

En gasturbinmotor består av tre huvudkomponenter, alla uppbyggda kring en central axel: en kompressor, ett förbränningsområde och själva turbinen, alla inneslutna för att kunna bygga upp tryck. Luft sugs in i kompressorn av fläktblad på axeln och tvingas under tryck in i förbränningsområdet. Bränsle – oftast fotogen, propan eller naturgas – sprutas under tryck in i förbränningskammaren och antänds, vilket avsevärt ökar temperaturen, vilket i sin tur ökar trycket i förbränningskammaren. Denna trycksatta gas tvingas tillbaka över flera fenor på turbinaxeln, vilket får den att rotera och överföra kraften till tankhjul eller helikopterrotorer. När den väl har passerat över turbinfenorna förbrukas den använda gasen, även om vissa gasturbinmotorer har anordningar för att fånga upp och återanvända en del av värmeenergin i avgaserna.

En gasturbinmotor för flygplan fungerar lite annorlunda. Även om konstruktionen förblir i princip identisk, existerar turbinaxeln bara i själva motorn, eftersom det inte finns någon extern destination dit man kan överföra kraften som genereras av turbinen. Istället är turbinaxelns huvudsakliga uppgift att rotera kompressorfläkten. Motorns arbete utförs av kraften från den trycksatta, uppvärmda gasen som lämnar den bakre delen av motorn och ger dragkraft, som tvingar motorhuset framåt tillsammans med flygplanet som det är fäst vid.