Straalmotor

Een Pratt & Whitney-turbofan met naverbrander van een F-15-straaljager

Een straalmotor is een motor die een "straal" heet gas gebruikt om (meestal) een vliegtuig te bewegen.

De basis van de meeste straalmotoren is hetzelfde. Lucht wordt ingezogen aan de voorkant en samengeperst. Daarna wordt er brandstof toegevoegd en het resulterende mengsel wordt ontstoken. De verbranding produceert grote hoeveelheden warmte die het gasmengsel met de ontstane verbrandingsgassen sterk doen uitzetten waarna ze aan de achterkant met hoge snelheid worden uitgestoten. De reactiekracht van deze straal gas levert de voortstuwende kracht voor het vliegtuig, het "vermogen" van een straalmotor wordt dan ook niet in kW (of pk) maar in Newton (of kilogram, pond) stuwkracht uitgedrukt. De stuwkracht kan voor militaire toepassingen nog verhoogd worden door extra brandstof in de uitlaat te injecteren, deze naverbrander kan de stuwkracht ongeveer verdubbelen maar gaat ten koste van een extreem hoog brandstofverbruik.

Een straalmotor is erg efficiënt bij hoge snelheden (in het bijzonder rond of boven de geluidssnelheid) en lage luchtdichtheid (dat wil zeggen op grote hoogte). Voor langzamere vliegtuigen is een turboprop of turbofan meer gebruikelijk.

In het algemeen zijn straalmotoren opgebouwd rond een centrale as die door de hele lengte van de motor loopt met een compressor (voor het comprimeren van de lucht) aan de voorkant en een turbine (die de compressor aandrijft) aan de achterkant. De compressor comprimeert de lucht en de turbine (die aangedreven wordt door de straal uitlaatgas) drijft op zijn beurt weer de compressor aan. In het midden zit de verbrandingskamer waar het lucht-brandstof-mengsel ontstoken wordt.

De simpelste versie van een straalmotor wordt een ramjet (stuwstraalmotor) genoemd. Deze ramjetmotor heeft geen bewegende delen en kan zichzelf pas voorstuwen wanneer hij op snelheid is gebracht door een extern apparaat. Er moet namelijk eerst zuurstof in zijn verbrandingskamer geperst worden en aangezien een ramjet niet beschikt over een turbine of compressor kan deze lucht alleen worden aangevoerd door eerst snelheid te maken. Een variant van de ramjet was de pulserende straalmotor, die in de Tweede Wereldoorlog door de Duitsers in de V-1 werd toegepast. Door een systeem met verende klepjes aan de ingang kon bij lagere snelheid al voldoende druk opgebouwd worden om stuwkracht te leveren. De V-1 kon met een katapult gelanceerd worden.

Een volgende stap in de ontwikkeling van de straalmotor was door een turbine en compressor aan de ramjet toe te voegen zodat er ook tijdens stilstand lucht in de verbrandingskamer kon worden geperst. Dit principe werd voor het eerst werkend tentoongesteld door Sir Frank Whittle. Ook werd er bij de straalmotor van Whittle gebruikgemaakt van meerdere verbrandingskamers. Deze eerste motoren waren zogenaamde centrifugaalmotoren met relatief veel bewegende delen, tegenwoordig wordt veelal gebruikt gemaakt van twee types motoren, de turbojet en de turbofan. De turbojet is de oudere versie die nog steeds gebruikt wordt waar snelheid de voorkeur boven kracht verdient zoals bij straaljagers. De moderne burgerluchtvaart maakt tegenwoordig gebruik van turbofans. Deze motoren verschillen van de turbojet door naast de lucht te comprimeren en te verbranden ook nog koude lucht om de motor heen in de hete uitlaatstraal te pompen, soms tot wel meer dan 90% van de totale luchthoeveelheid. Turbofans van het "high-bypass" type zijn uiterlijk te herkennen aan een grote luchtinlaat ten opzichte van de uitlaat. Vergelijk bijvoorbeeld de motoren van de Boeing 707 (tf33-turbojets) met die van de 767 (cfm56-turbofans)

De turboprop werkt op het zelfde principe als de straalmotor. Echter de turbine wordt hier vooral gebruikt een propeller aan te drijven en zo voorstuwing te leveren. Deze motor is op lage snelheden efficiënter dan de straalmotor.