موتور توربینی پروانهای نوعی موتور توربینی است که از ملخ هواپیما استفاده میکند. برخلاف توربوجت ها، گازهای خروجی از موتورهای توربین پروانه ای، انرژی کافی قابل توجهی برای ایجاد نیروی پیشرانه ندارند و دلیل این امر، استفاده از تمام توان موتور برای راندن پروانه است.
پروانه توسط یک دنده کاهشی با توربین کوبل شده است و RPM های زیاد با گشتاور کم را به RPM کم و گشتاور زیاد تبدیل میکند. پروانه معمولا دارای یک سرعت ثابت است. موتورهای توربینی پروانهای عموما در هواپیماهای فروصوتی کوچک استفاده میشوند. همچنین هواپیماهای ارتشی و جنگی از توان توربین پروانهای استفاده میکنند.
سادهترین فرم توربینهای پروانه ای شامل یک ورودی، کمپرسور، محفظه احتراق، توربین و نازل است. هوا به داخل کشیده میشود و توسط کمپرسور فشرده میشود. سپس سوخت در محفظه احتراق به آن اضافه شده و مخلوط هوا و سوخت مشتعل میشود. گازهای داغ احتراقی در توربین منبسط میشوند. مقداری از توان توربین برای راندن کمپرسور استفاده میشود و مابقی توسط دنده کاهشی به پروانه فرستاده میشود. انبساط بیشتر در نازل اتفاق میافتد و در آنجا گازها با فشار اتمسفر خارج میشوند. نازل درصد بسیار کمی پیشرانه برای توربین پروانهای ایجاد میکند.
توربینهای پروانهای در سرعتهای کمتر از 725 کیلومتر بر ساعت بسیار کارآمدتر هستند. به دلیل گرانقیمت بودن موتورهای توربینی پروانهای، بیشتر در مواردی که نیاز به بلند شدن سریع و همچنین فرود در زمان کم است، استفاده میشود. رایجترین کاربرد موتورهای توربینی پروانهای در پرواز شهری، هواپیماهای کوچک commuter هستند که توان بالا و قابلیت اطمینان زیاد آنها در قیاس با موتورهای رفت و برگشتی، هزینه اولیه بیشتر و مصرف سوخت بالاتر آن را جبران میکند.
- جنبههای تکنولوژی توربین های پروانه ای
پیشرانه خروجی در توربین پروانهای در جهت رسیدن به توان شافت که از توان اضافی خروجی از انبساط توربین گرفته میشود، قربانی شده است. به دلیل انبساط اضافی در سیستم توربین، انرژی باقیمانده در جت خروجی کم است. متعاقبا، جت خروجی کمتر از 10% پیشرانه کلی را تولید میکند و توربینهای پروانهای میتوانند نسبت بای پسی (by pass) بین 50 تا 100 داشته باشند.
برخلاف فنهای با قطر کوچک در موتورهای جت توربو فن، پروانه این توربین قطر بزرگی داشته و به آن اجازه شتاب دادن به حجم زیادی از هوا میدهد.
راندمان پروانهها با افزایش سرعت هواپیما کاهش مییابد، بنابراین توربینهای پروانهای معمولا در سرعتهای بالا استفاده نمیشوند (کمتر از ماخ های 0.6 -0.7) اما موتورهای فن پروانهای تا ماخ های 0.75 هم میرسند. برای افزایش راندمان پروانه، میتوان از مکانیسمی برای تغییر دادن گام نسبت به سرعت هوا استفاده کرد. یک پروانه گام متغیر که پروانه گام-کنترل شونده هم نامیده میشود میتواند پیشرانه منفی هم حتی تولید کند که در مواقع کاهش شتاب مفید است.
برخلاف بسیاری از توربوجت و توربوفنهای مدرن که از کمپرسورهای جریان محوری در آنها استفاده میشود، موتورهای توربینی پروانهای معمولا حداقل دارای یک مرحله تراکم سانتریفیوژی هستند. مزیت کمپرسورهای سانتریفیوژی سادهتر بودن و سبک وزن تر بودن آنها است.