b'\n_START_ARTICLE_\nTurbofan\n_START_PARAGRAPH_\nEen turbofan (tunnelschroefturbine) is een vliegtuigmotor geschikt voor middelhoge snelheden. Een turbofan is een relatief stille straalmotor met een hoog rendement.\n_START_SECTION_\nToepassing\n_START_PARAGRAPH_\nAangezien een propeller de betere vliegtuigmotor is bij lage snelheden en een straalmotor beter is bij hoge snelheden, is het logisch dat voor gemiddelde snelheden een soort kruising van die twee types het beste is. Die kruising is het turbofan motortype. Turbofans zijn een soort straalmotoren waarbij de compressor voor in de motor dusdanig vergroot is dat hij een soort propeller in een ring geworden is (Engels: fan) en de lucht zowel door, als langs de verbrandingskamer blaast._NEWLINE_Een turbofan bestaat dus eigenlijk uit twee buizen in elkaar. De binnenste buis is in principe een straalmotor, en de buitenste buis gedraagt zich als een buis met een propeller erin. Die buitenste buis wordt ook wel "bypass" genoemd._NEWLINE_In de praktijk blijkt dit motortype het beste te zijn voor snelheden die vari\xc3\xabren van 400 tot 1000 kilometer per uur. Daardoor is dit motortype verreweg de meest populaire vliegtuigmotor.\n_START_SECTION_\nBypass ratio\n_START_PARAGRAPH_\nDe bypass ratio (omloopverhouding) is de verhouding tussen de hoeveelheid lucht die door de "bypass" stroomt ten opzichte van de hoeveelheid lucht die door de verbrandingskamer stroomt. Als een turbofan een bypass ratio heeft van 5, betekent dit dat voor elke kilogram lucht die door de verbrandingskamer stroomt, er 5 kilogram lucht door de bypass stroomt. Gevechtsvliegtuigen hebben vaak motoren met een bypass ratio van minder dan 1 maar de motoren van de meeste moderne verkeersvliegtuigen hebben bypass ratio\'s van 5 of meer._NEWLINE_Turbofans zijn tamelijk stil, vooral als ze een hoge bypass ratio hebben. De hete lucht die uit een straalmotor komt maakt veel lawaai. In een turbofan wordt die hete luchtstraal omgeven door een straal koude lucht uit de bypass en het resultaat is een veel lager geluidsniveau.\n_START_SECTION_\nWerking\n_START_PARAGRAPH_\nDe werking wordt met een Engelse kreet wel beschreven als suck, squeeze, bang, blow._NEWLINE_Er wordt lucht door de fan in de motor gezogen (zuigen, suck), vervolgens gaat de lucht in de binnenste buis door de lage- en hogedrukcompressor (samenpersen, squeeze) om vervolgens in de verbrandingskamer uit te komen. Daar wordt de lucht gemengd met brandstof. Deze ontbrandt vanzelf (explosie, bang) en vervolgens komt de lucht tegen de hoge- en lagedrukturbine aan (blazen, blow). Deze beschrijving is populair, maar niet correct. De verbranding verloopt in een verbrandingskamer van een gasturbine heel anders dan in een zuigermotor. De verbranding wordt bij het starten van de turbine ingeleid door een bougie en is daarna continu. Een vergelijking met een ketelbrander gaat meer op. Er is geen sprake van een "bang", want er is geen drukverhoging tijdens de verbranding. Er wordt daarbij maar een klein deel (ca. 25%) van de zuurstof uit de aangevoerde lucht verbruikt. Door de verbranding neemt de temperatuur van de doorstromende lucht sterk toe, men zou de verbrandingskamer als een luchtverhitter moeten zien._NEWLINE_De beide turbines drijven de fan en de compressoren aan (HD turbine drijft HD compressor aan, LD turbine drijft LD compressor en fan aan). De overblijvende energie uit de hete uitlaatstroom wordt in een straalbuis versneld als een hete straal met hoge snelheid uitgestoten. Dit levert bij een bypass ratio van 5 een stuwkracht van 1/6 = 16,7% van het totaal. De overige stuwkracht wordt geleverd door de bypasslucht die een ringvormige straalbuis in de uitlaat passeert en daarbij versneld wordt. Het ontwerp van de motor is er op gericht om beide stralen een gelijke snelheid te geven, zodat de koude luchtstraal in verhouding tot de bypass ratio stuwkracht levert: 5/6 = 83,3% bij een ratio van 5. Een Nederlandse en correcte naam voor deze motor is dubbelstraalmotor, vanwege de twee concentrisch uitstromende luchtstralen. Deze benaming heeft niet veel ingang gevonden._NEWLINE_Een belangrijk bijkomend voordeel van de turbofan motor is het feit dat er veel minder geluid geproduceerd wordt dan bij de eerste generatie turboshaft motoren. Een hete luchtstraal produceert in de koude omgevingslucht veel lawaai, vergelijkbaar met dat van een bliksemstraal die de lucht doorklieft. Door nu de hete straal van de motor te omgeven met een ringvormige koude straal met gelijke snelheid, wordt de hete straal als het ware ingepakt en is de geluidsproductie een stuk minder. Dit is in de tegenwoordige tijd met drukke luchthavens, die aan strenge geluidseisen moeten voldoen, een zeer belangrijk aspect.\n_START_SECTION_\nUitvoering\n_START_PARAGRAPH_\nDe motor bestaat dus uit 2 holle assen die concentrisch draaien: N1 en N2. Op de binnenste N1 as zitten de fan, de lagedrukcompressor en de lagedrukturbine. Op de buitenste N2 as zitten de hogedrukcompressor en de hogedrukturbine. Er zijn ook nog uitzonderingen zoals de Rolls Royce motoren met 3 assen. Dus een N1, N2 en een N3. Dit is gedaan om de start van de motor uit te kunnen voeren zonder Vigv (variable inlet guide vanes), VSV (variable stator vanes) en bleed valves.\n_START_SECTION_\nVermogen per motor bij kruissnelheid\n_START_PARAGRAPH_\nDe stuwkracht bij kruissnelheid is circa 20% van de maximale stuwkracht. Het vermogen bij 900 km/uur (250 m/s) is dan:_NEWLINE_De ontwikkeling van de turbofan straalmotor betekende een enorme vooruitgang in de luchtvaartindustrie. In vergelijking met de turbojet of enkelstraalmotor was het brandstofverbruik lager, dus de actieradius van het vliegtuig groter, en maakte de motor aanzienlijk minder lawaai. Bekende vliegtuigtypes waarop de turbojet straalmotor gebruikt werd waren de DC8, de Concorde en de Starfighter. De laatste twee waren voorzien van een naverbrander, waarmee extra stuwkracht kon worden verkregen door de gassen na expansie in de turbine nog een keer te verhitten, waardoor het volume enorm toenam. Dit resulteerde in een hogere uittredesnelheid en daarmee in meer stuwkracht (en meer lawaai). Thans worden turbojets alleen nog gebruikt op oudere vrachtvliegtuigen en op militaire toestellen. Voor die laatste categorie neemt ook de maatschappelijke weerstand tegen de geluidsproductie toe._NEWLINE_Zie ter vergelijking de afbeelding van de vliegtuigstraalmotor van de eerste generatie (turbojet). De werking is als volgt: nadat de machine gestart is met een startmotor gaat de compressor lucht aanzuigen en comprimeren. De samengeperste (en hete) lucht stroomt de verbrandingskamer binnen, waar deze lucht door een kerosinevlam verder verhit wordt. De aldus verkregen hete lucht en verbrandingsgassen expanderen over de turbine, waarbij mechanische energie wordt opgewekt, nodig om de compressor aan te drijven. De na de turbine overblijvende energie in de gassen (druk en temperatuur) wordt in de uitlaatstraalbuis gedeeltelijk omgezet in snelheid. Deze omzetting van potenti\xc3\xable energie (druk en temperatuur) in kinetische energie (snelheid) gaat gepaard met versnelling van de massa uitstromende gassen en daarmee krijgt men volgens de tweede wet van Newton (F = m * a) de stuwkracht die het vliegtuig voortstuwt.\n_START_SECTION_\nInlaatdiffusor\n_START_PARAGRAPH_\nIn de illustraties is te zien dat de straalmotoren in de luchtinlaat een uitlopend kanaal hebben, de inlaatdiffusor. Dit kanaal speelt een rol bij kruissnelheid, als de lucht met de snelheid van het vliegtuig de motor binnentreedt. Door diffusie zal de luchtsnelheid afnemen en de druk een weinig stijgen. De compressor zuigt dan lucht van hogere druk aan, zodat de straalmotor in een gunstiger werkgebied komt; het compenseert gedeeltelijk voor de lagere luchtdruk op grotere vlieghoogte.\n_START_SECTION_\nOmkering van de stuwstraal\n_START_PARAGRAPH_\nBij straalmotoren voor passagiersvliegtuigen is meestal een systeem ingebouwd om de stuwstraal (of stuwstralen) om te keren. Hoewel het vliegtuig ook zonder deze voorziening kan landen en afremmen wordt met de stuwtraalomkering de slijtage aan remmen en banden beperkt, en gebruikt het vliegtuig een kortere landingsbaan. Zodra de wielen van het vliegtuig de landingsbaan raken schakelt de piloot de stuwstraalomkering ("reverse thrust") in en brengt het motortoerental op maximaal. Door de remkracht van de motoren vertraagt het vliegtuig van de landingssnelheid (typisch 300 km/h) naar een snelheid waarbij uitlopen tot taxisnelheid zonder verder remmen mogelijk wordt. Zodra de gewenste lage snelheid bereikt is schakelt de piloot de motoren weer op "vooruit". De landingsbaan moet vrij zijn van losse voorwerpen, omdat de voorwaarts gerichte stralen steentjes en ander los materiaal omhoog kunnen blazen, waarna het in de motoren gezogen kan worden._NEWLINE_De systemen werken door het plaatsen van een stelsel van omkeerschoepen in de stuwstraal, terwijl het mechanisme tevens de normale weg door de motor blokkeert. Deze systemen zijn moeilijk zichtbaar vanuit de cabine. De motoromkasting schuift open en er komen schoepen vrij die de straal omkeren, terwijl binnen in de motor de normale weg van de lucht geblokkeerd wordt door deuren. _NEWLINE_Gebeurt dat alleen voor de stuwstraal uit de bypass fan, dan ontwikkelt die fan een remkracht van maximaal 80% van de maximale stuwkracht, bij een omloopverhouding van 4. Nadeel van alleen de fanstraal (koude straal) omkeren is dat de turbine nog een stuwstraal produceert (hete straal) die het vliegtuig vooruit stuwt. Als deze 20% van de maximale stuwkracht bedraagt blijft er een remkracht over van 80 - 20 = 60%._NEWLINE_Sommige motoren hebben ook een stuwstraalomkering in het turbinegedeelte. Dit kan door middel van keerschoepen of door middel van een "bucket" in de uitlaatstraal. De "bucket" is aan de buitenkant van de motor goed te zien. Bij het toepassen van koude en hete straalomkering bedraagt de maximale remkracht 80 + 20 = 100% van de maximale stuwkracht. Deze remkrachten zullen in de praktijk lager uitvallen, omdat de keerschoepen een verlies van straalsnelheid veroorzaken en doordat de stralen niet recht naar voren gericht zijn, maar onder een hoek van 30 tot 45 graden de motor verlaten.'