Paineen nousuaste - ilmailutekniikassa , kaasuturbiinimoottorin kompressorin edestä ja sen takaa mitattujen paineiden suhde [1] .
Varhaisten suihkumoottoreiden painesuhteet olivat rajalliset rakenneosien käsittelyn epätarkkuuksien ja erilaisista materiaalirajoituksista johtuen. Esimerkiksi toisen maailmansodan Junkers Jumo 004 :n painesuhde oli 3,14:1. Välittömästi sodan jälkeen Snecma Atar paransi tätä lukua hieman 5,2:1:een. Kompressorin siipien materiaalien parannukset ja erityisesti monivaiheisten kompressorien käyttöönotto useilla eri pyörimisnopeuksilla ovat johtaneet nykyään paljon korkeampiin painesuhteisiin.
Nykyaikaisten siviilimoottorien painesuhteet ovat tyypillisesti 40-55:1. General Electric GEnx -1B/75 :llä on korkein luokitus , ja sen painesuhde on 58 risteilynousun lopussa ja 47 lentoonlähdössä merenpinnan tasolla [ 2] .
Yleisesti ottaen korkeampi painesuhde tarjoaa paremman hyötysuhteen, mutta korkeammalla painesuhteella moottorissa on yleensä enemmän massaa, joten välillä on aina optimaalinen ratkaisu.
Kaasuturbiinimoottoreissa jopa 70 % polttoaineen palamisenergiasta menetetään poistuvien pakokaasujen mukana. Kompressorin paineen nousun asteen kasvaessa paineen laskun aste kaasun laajenemisreitillä moottorissa kasvaa samalla kertoimella. Suurempi paineenalennus tarkoittaa alhaisempaa savukaasujen lämpötilaa ja siten vähemmän lämpöhäviöitä ja parempaa hyötysuhdetta. Tämä parantaa ominaiskulutusta .
GE Catalystin puristussuhde on 16:1 ja lämpöhyötysuhde 40 %, Pratt & Whitney GTF :n, jonka puristussuhde on 32:1, lämpöhyötysuhde on 50 % ja GEnx :n puristussuhde 58: 1:n lämpöhyötysuhde on 58 % [3] .
Yksi tärkeimmistä puristusastetta rajoittavista tekijöistä nykyaikaisissa malleissa on ilman kuumeneminen puristuksen aikana. Kun ilma kulkee kompressorin vaiheiden läpi, se voi saavuttaa lämpötiloja, jotka voivat vahingoittaa kompressorin siipien materiaalia. Tämä on erityisen tärkeää viimeiselle kompressorivaiheelle, ja lämpötila tämän vaiheen ulostulossa on yleisesti hyväksytty laatuindikaattori moottorin suunnittelussa.
Sotilaslentokoneiden moottorit pakotetaan usein toimimaan olosuhteissa, jotka maksimoivat lämpökuormituksen. Esimerkiksi General Dynamics F-111 Aardvark -pommittajan nopeus oli 1,1 Mach merenpinnan tasolla . Näiden laajojen käyttöolosuhteiden sivuvaikutuksena sotilasmoottoreilla on tyypillisesti alhaisemmat kokonaispainesuhteet. F-111:ssä käytetyn Pratt & Whitney TF30 :n puristussuhde oli noin 20:1, kun taas uudemmat moottorit, kuten General Electric F110 ja Pratt & Whitney F135 , paransivat sen noin 30:1:een.
Toinen ongelma on moottorin paino. Korkeampi puristussuhde tarkoittaa raskaampaa moottoria, mikä puolestaan lisää polttoaineen kulutusta. Siten tietylle rakennustekniikalle ja lentosuunnitelmille voidaan määrittää optimaalinen paineistusaste.
| Moottori | Kokonaispainesuhde | Pääsovellukset |
|---|---|---|
| General Electric GE9X | 60:1 | 777X |
| Rolls-Royce Trent XWB | 52:1 | A350XWB |
| General Electric GE90 | 42:1 | 777 |
| General Electric CF6 | 30,5:1 | 747 , 767 , A300 , MD-11 , S-5 |
| General Electric F110 | 30:1 | F-14 , F-15 , F-16 |
| Pratt ja Whitney TF30 | 20:1 | F-14 , F-111 |
| Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 | 15,5:1/80:1 Supersonic. [neljä] | Concord |
Termiä ei pidä sekoittaa samanlaiseen termiin "puristussuhde" , jota käytetään mäntämoottoreissa . Puristussuhde on tilavuuksien suhde. Otto-syklisen mäntämoottorin tapauksessa enimmäispuristusta rajoittaa männän (tai roottorin) mekaaninen liike, joten puristus voidaan mitata yksinkertaisesti vertaamalla sylinterin tilavuutta männän ylä- ja ala-asennossa. Tämä menetelmä ei sovellu turbiiniin, jossa ei ole suljettuja tilavuuksia. Nämä kaksi parametria ovat kuitenkin samanlaisia, koska ne määrittävät moottorin kokonaishyötysuhteen verrattuna muihin saman luokan moottoreihin.
Vastaava rakettimoottorin hyötysuhteen mitta on kammion paineen suhde ulostulopaineeseen. Tämän indikaattorin arvo voi olla 2000 tai enemmän (esimerkiksi avaruussukkulan pääkoneessa ).