Máy bay phản lực bay như thế nào?

Hi bạn, trong câu đầu tiên, có phải ý bạn muốn so sánh giữa máy bay siêu thanh (supersonic planes) & máy bay dân dụng thông thường không nhỉ? Vì các loại máy bay này về bản chất đều là máy bay phản lực, chúng đều được lắp đặt động cơ phản lực giúp cho việc bay.

Máy bay siêu thanh có thể bay ở độ cao cao hơn máy bay thông thường là bởi động cơ của chúng được thiết kế cho mục đích đó. Máy bay siêu thanh cần phải bay ở độ cao cao hơn để tránh lực cản từ không khí (như bạn nói: càng lên cao không khí càng loãng). Không khí loãng thì máy bay có thể bay nhanh hơn. 

Đặt trường hợp máy bay siêu thanh bay ở độ cao thông thường, thì lực cản không khí quá lớn có thể khiến bộ động cơ phản lực của chúng làm việc quá tải, dẫn đến việc hỏng hóc hoặc mất chi phí bảo trì.

(Loại máy bay siêu thanh dân dụng "Boom" đời mới nhất hiện nay)

Còn nếu bạn muốn hỏi về nguyên lý hoạt động của máy bay phản lực thì nói đơn giản, chúng bay được là nhờ:

• Cấu tạo của cánh máy bay: hãy thử quan sát, hoặc google hình ảnh của cánh máy bay, bạn sẽ thấy chúng không có dạng thẳng và nằm ngang, mà có hình dạng hơi cong (sau khi mở rộng "cánh nâng") và hướng xuống dưới. Dựa trên nguyên tắc khí động học (aerodynamics), cấu tạo này sẽ giúp các luồng không khí, khi tiếp xúc với cánh máy bay, có thể giúp nâng máy bay lên cao khỏi mặt đất.

• Động cơ phản lực trên máy bay: về cơ bản, động cơ này bao gồm một cánh quạt giúp "hút" không khí từ phía trước (tiện đây, tất cả các loại động cơ cánh quạt đều có thể thực hiện việc này, kể cả chiếc quạt trong phòng ngủ của bạn) và đẩy chúng đến buồng nén khí (compressor). Luồng khí sau khi được nén sẽ được đốt cùng với nhiên liệu máy bay tại buồng đốt (combustor) và giúp máy bay tiến lên phía trước với tốc độ cao.

(Cấu tạo của động cơ phản lực máy bay)

Việc di chuyển với tốc độ cao trên đường băng sau đó sẽ giúp cánh máy bay đón không khí với tốc độ & áp lực cao hơn, giúp gia tăng lực nâng máy bay. Một khi lực nâng máy bay lớn hơn trọng lượng của máy bay đó, nó sẽ bay lên.

Thân. :D

Vì cấu tạo của từng loại động cơ có các điểm mạnh yếu khác nhau.

Đối với động cơ phản lực có 2 loại là phản lực không khí và phản lực tên lửa. Phản lực tên lửa không lấy oxy từ không khí nên ta chỉ xét dến động cơ phản lực không khí.

Động cơ máy bay, không xét đến trực thăng, tàu lượn,... thì ta có 3 loại động cơ chính: 

+ Động cơ tuốc-bin cánh quạt: Động cơ quay cánh quạt để tạo lực đẩy, tốc độ chậm nhưng lực đẩy lớn, tiêu hao ít nhiên liệu.

+ Động cơ tuốc-bin phản lực: Động cơ phụt dòng khí tốc độ cao để tạo lực đẩy. Nhanh mạnh nhưng tốn xăng.

+ Động cơ tuốc-bin phản lực cánh quạt: Kết hợp 2 loại trên - Động lực từ động cơ đến từ dòng khí phụt ra tốc độ cao và dòng khí được cánh quạt đẩy qua động cơ. Nhanh vừa đủ, mạnh vừa đủ, tiêu tốn nhiên liệu vừa phải.

* Ba loại trên đều là động cơ tuốc-bin (turbine), nó có hệ thống nén khí nên việc không khí loãng ít ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ, cũng như khi đã lên đến tầng bình lưu thì động cơ không phải làm việc công suất cao.

Trở lại câu hỏi.

1. Máy bay dân dụng thường sử dụng các loại động cơ cánh quạt hoặc kết hợp cánh quạt - phản lực. Lên quá cao 1 phần cũng do không đủ oxy để đốt, nhưng chủ yếu do không khí loãng, cánh quạt sẽ không hoạt động hiệu quả (cụ thể là đến vận tốc cận âm, không khí sẽ gần như quay cùng cánh quạt và không bị đẩy ra sau, tạo phản lực). Không khí cũng quá lạnh để có thể dễ dàng đốt được nhiên liệu (vì bộ phận nén khí của các loại này không mạnh mẽ như động cơ tuốc-bin phản lực, vì nó vừa đảm nhận việc nén khí, vừa đảm nhận việc đẩy không khí tạo phản lực). Và nhất là máy bay dân dụng là để kinh doanh nên sẽ được tính toán ở 1 mức độ để có lãi nhất, bay tầm trên 10km (tầng bình lưu) sẽ giảm rất nhiều rủi ro vì đối lưu không khí, cũng như sức cản (không khí loãng). Nhưng lên quá cao sẽ tốn nhiều nhiên liệu hơn (cái cần giảm), tỷ lệ thời gian bay lên + bay xuống và thời gian bay ổn định (bay ngang) sẽ lớn hơn, kém kinh tế hơn.

2. Do bay cao cánh quạt hoạt động không hiệu quả nên các máy vận tải nặng, chỉ cần bay chậm, thấp nhưng cần sức tải lớn thì thường dùng động cơ cánh quạt.

3. Máy bay dùng động cơ phản lực, như trên đã nói nó sẽ hút không khí vào dùng hệ thống tuốc-bin để nén không khí lại rồi đưa vào buồng đốt, sau đó phụt ra với vận tốc lớn. Vì nó không dùng cánh quạt để đẩy khí như hai loại động cơ trên, nên nó không bị giới hạn bởi chuyển động của không khí mà chỉ bị giới hạn tốc độ với dòng khí phụt ra. Do đó, máy bay phản lực chỉ cần tạo ra dòng khí mạnh bằng việc đốt nhiều nhiên liệu, nó có thể tạo ra sức đẩy cực lớn để có thể bay nhanh hơn. Còn việc bay cao là dĩ nhiên vì bay với tốc độ cao thì không khí càng loãng càng ít lực cản càng tốt. Cũng như đối với các máy bay quân sự, bay cao sẽ tránh tầm radar hoặc hỏa lực của đối phương.

Bạn có thể tìm hiểu kỹ từng loại động cơ sẽ thấy sự khác biệt.