Kas galingesnis – lokomotyvas ar lėktuvas? Klausimas, į kurį atsakyti yra pakankamai sunku

Kas galingesnis – lokomotyvas ar lėktuvas? Klausimas, į kurį atsakyti yra pakankamai sunku

Tikriausiai jums yra tekę sėdėti automobilyje prie pervažos ir skaičiuoti pralekiančio traukinio vagonus. Sunkus sąstatas, atrodo, niekada nesibaigs, o lokomotyvas jį traukia be didesnio vargo. Tuo tarpu lėktuvai vienu metu gabena šimtus keleivių į visai kitą pasaulio kraštą, bet sveria gerokai mažiau nei traukiniai. Tai kas iš tiesų turi daugiau galios – lokomotyvai ar lėktuvai?

Klausimas, žinoma, iš esmės yra bereikšmis, tačiau kartais juk smalsu panagrinėti ir tokias temas. Reikėtų pasakyti, kad galingiausi pasaulio lėktuvai yra varomi turboreaktyviniais varikliais, kurie lyginami ne pagal galią, o pagal jėgą. Kitaip tariant, lokomotyvai apibūdinami arklio galiomis ir kilovatais, o lėktuvai – kiloniutonais.



Traukinys yra galingesnis?

Lyginti reaktyvinių lėktuvų ir lokomotyvų galią yra pakankamai sudėtinga (ir visai beprasmiška, bet įdomu). Problema yra tai, kad reaktyviniai varikliai nėra lyginami pagal jų galią. Galite peržiūrėti Boeing, Airbus, CMF International (vienas didžiausių reaktyvinių variklių gamintojų) interneto puslapius, bet vis tiek nerasite jokių galios vienetų, tokių kaip arklio galios ar kilovatai. Taip yra todėl, kad  reaktyviniai varikliai lyginami ne pagal galią, o pagal jėgą, kuri matuojama kiloniutonais. Pavyzdžiui, vieno Boeing 737 MAX variklio jėga yra 119–130 kN. Aišku, tikriausiai jau pamanėte, kad kiloniutonus turėtų būti įmanoma paversti galios vienetais, bet tai nėra taip lengva.

Iš tikrųjų, galios formulė yra pakankamai paprasta – tai darbas (jėga padauginta iš atstumo) padalintas iš laiko. Tačiau reaktyvinių variklių galia nuolat kinta, priklausomai nuo oro sąlygų, naudojamų degalų ir kitų faktorių. Tačiau galima pabandyti pagalvoti bent jau teoriškai. Boeing 737 MAX 9 pakilimo metu gali sverti daugiau nei 88 tonas. Jo kreiserinis greitis siekia 839 km/h, kurį lėktuvas pasiekia labai greitai. Tačiau vienas galingiausių pasaulio lokomotyvų, elektrinis kinų HXD1  pats sveria apie 184 tonas, o už savęs dar traukia ir anglių pilnus vagonus, riedėdamas 70 km/h greičiu. Išjudinti milžinišką svorį ir palaikyti tokį greitį reikia didžiulės galios – vienu metu šis traukinys gabena gerokai didesnį svorį nei keli didžiausi pasaulio krovininiai lėktuvai. Turint tai omenyje 70 km/h greitis atrodo gana gerbtinas.

Boeing 737MAX variklių galia nėra skelbiama – reaktyviniai varikliai lyginami pagal jėgą. (Jeff Hitchcock, Wikimedia (CC BY 2.0)

HXD1 galia siekia 9600 kW. Dar daugiau – pora turboreaktyvinių variklių pritvirtintų prie traukinio viršaus jo net nepajudintų – dėl to nėra jokios abejonės. Vienas Boeing 737 MAX variklis sukuria 130 kN trauką (lėktuvas turi du tokius variklius), tai gal reikėtų palyginti jo ir HXD1 jėgą kiloniutonais?

Maksimali HXD1 elektros sistemos jėga siekia 760 kN kuomet reikia išjudinti stovintį sąstatą ir 494 kN riedant įprastu 70 km/h greičiu. Panašiai tokia jėga pasižymi ir Airbus A330 (du varikliai po 305-316 kN). Tuo tarpu didžiausias keleivinis lėktuvas pasaulyje Airbus A380 turi keturis variklius, vieno kurių trauka siekia 311 kN. Tačiau jei jau kalbame apie galią, praktiškai visi didieji lėktuvai yra gerokai galingesni už galingiausius pasaulio lokomotyvus.

Vienas galingiausių lokomotyvų pasaulyje. (DF40162, Wikimedia (CC BY 3.0)

Iš tiesų lėktuvas yra galingesnis

Kuznetsov NK-12 yra galingiausias pasaulio turbopropelerinis variklis, sukurtas sovietų sąjungoje ir naudotas bombonešiuose bei keleiviniuose laineriuose. Turbopropeleriniai varikliai, priešingai nei reaktyviniai, yra apibūdinami galios vienetais – NK-12 išspaudžia net 11 033 kW. Kitaip tariant, vienas toks variklis yra galingesnis už minėtą HXD1 traukinį, tačiau ir tai dar ne viskas. Šiuos variklius naudojo Antonov An-22, Tupolev Tu-95 ir Tu-114 – visi lėktuvai turėjo po keturis NK-12. Taigi, visi jie buvo galingesni už bet kokius traukinius. O juk tai buvo sena technologija ir net ne reaktyviniai varikliai.

NK-12 – galingiausi turbopropeleriniai varikliai pasaulyje. (Petebutt, Wikimedia)

Taigi, prisiminkite porą dalykų. Visų pirma, įprasti reaktyviniai varikliai niekada neapibūdinami galia. Šis dydis per daug kinta, kad būtų galima nusakyti maksimalią galią, todėl jie lyginami pagal jėgą, kuri matuojama kiloniutonais. Savo jėga vidutinio dydžio reaktyviniai keleiviniai lėktuvai nusileidžia galingiausiems traukiniams, o štai galia jie stipriai pirmauja. Tuo tarpu turbopropelerinių lėktuvų galia yra žinoma ir skelbiama – vos vienas galingiausias turbopropelerinis variklis yra galingesnis už galingiausius lokomotyvus, tačiau jie nenaudojami po vieną.



Taip pat skaitykite:

Automobilių galia prieš sukimo momentą – ką reiškia šie skaičiai ir į kurį reikėtų labiau atkreipti dėmesį?

Kodėl saugos diržai lėktuvuose yra visai kitokie nei automobiliuose?

10 faktų apie traukinius, kurių galbūt nežinojote;

10 įdomių faktų apie keleivinius lėktuvus;

Kas yra gretbėgiai ir kam jie skirti?

Galia prieš sukimo momentą – ką reiškia šie skaičiai ir į kurį reikėtų labiau atkreipti dėmesį?

Galia prieš sukimo momentą – ką reiškia šie skaičiai ir į kurį reikėtų labiau atkreipti dėmesį?

Dažnai skaitydami naujienas apie automobilius ar rinkdamiesi naują transporto priemonę matome dvi pagrindines charakteristikas – sukimo momentą ir galią. Visgi, galia skelbimuose, straipsniuose yra išskiriama labiau ir yra tarsi svarbesnė kiekvieno automobilio istorijoje. Kita vertus, mažai kas nežino, jog ir sukimo momentas yra kritiškai svarbus automobilio dinamikai. Tai ką šie rodikliai iš tikrųjų reiškia ir kaip juos suprasti mechanika tik paviršutiniškai suprantantiems žmonėms?

Sukimo momentas ir galia yra tai, ką išvysto variklis, kuomet nuspaudžiate akceleratorių. Potencinė degalų energija vidaus degimo variklyje verčiama kinetine energija, kuri yra reikalinga važiavimui. Taigi, iš tikrųjų turime net kelis terminus, kuriuos reikia žinoti. Juos pateiksime labai suprimityvintai, šis straipsnis nėra skirtas mechaniką ir fiziką labai gerai išmanantiems žmonėms. Jis tik gali užvesti ant kelio tolimesniam skaitymui ir domėjimuisi.



Energija galima vadinti kūno galimybes atlikti darbą arba išskirti šilumą. Šiuo atveju energijos varikliui suteikia degalai arba baterijos, jei kalbame apie elektromobilius.

Darbas apibrėžiamas kaip kūną veikiančios jėgos modulio ir kūno poslinkio sandauga. Darbas gali būti matuojamas niutonmetrais.

Sukimo momentas – rotacinė variklio alkūninio veleno jėga. Kuo didesnį sukimo momentą išvysto variklis, tuo daugiau darbo jis gali nuveikti. Sukimo momentas yra vektorinis, turi kryptį ir yra matuojamas niutonmetrais. Niutonas – jėgos vienetas, o metras – nuotolio.

Galia – kaip greitai darbas yra atliekamas (fizikams toks paaiškinimas tikriausiai nepatiktų). Jamesas Wattas, kurio vardu ir pavadintas galios matavimo vienetas, nurodė, kad 1 arklio galio pakanka 33 tūkstančiams svarbų pakelti į vienos pėdos aukštį per vieną minutę.

Vilkikai turi mažiau galios nei naujausi Ferrari automobiliai, bet patempti gali kur kas daugiau dėl didelio sukimo momento. (Martin Addison, Wikimedia(CC BY-SA 2.0)

Taigi, sukimo momentas yra reikalingas šiam svoriui pakelti apskritai, o galia – pakelti greitai. Aukštą sukimo momentą ir labai mažai galios turintis kūnas (variklis) gali pakelti didžiulius svorius, tačiau tai darytų labai lėtai. Tuo tarpu daug galios, bet žemą sukimo momentą turintis kūnas didelio svorio pakelti apskritai negalėtų arba tai darydamas labai persitemptų, kol būtų pasiektas tam tikras greitis.

Bet fiziką į šalį. Egzistuoja ir daugybė pusiau tikslių paaiškinimų, kurie vaizdžiai iliustruoja ką reiškia galia, o ką – sukimo momentas. Dažnai teigiama, kad kada sunku, viską nudirba sukimo momentas. Tai yra, iš vietos greičiau pajudės tas automobilis, kuris turi aukštesnį sukimo momentą. Taip pat aukštas sukimo momentas yra reikalingas tempiant priekabas ar bėgėjantis iki itin aukšto greičio, kuomet oro pasipriešinimas pasidaro labai stiprus.




Aukštą sukimo momentą turi traktoriai ir vilkikai dėl labai akivaizdžių priežasčių. Pavyzdžiui, Volvo FH vilkikas su D16G varikliu išvysto 2650 Nm sukimo momentą ir 540 AG galią. Galia visai ne įspūdinga, o tuo tarpu sukimo momentas yra didžiulis tam, kad vilkikas galėtų tempti sunkius krovinius. 540 AG išvystė ir 2010-ųjų Ford Mustang GT500, tačiau turėjo tik 691 Nm sukimo momentą. Pajudinti tokį automobilį iš vietos yra mažesnis darbas nei vilkiką.

Kitas pavyzdys – Mazda RX-8. Rotorinis 1,3 litrų variklis išvystė 186-225 AG, tačiau sukimo momentas išliko gana žemas – apie 216 Nm. Tai vis tiek buvo smagus sportinis automobilis su neeiliniu charakteriu, tačiau daug noro staiga šauti iš vietos jis tikrai nerodė.

Mazda RX-8 turėjo rotorinį variklį, kuris gali išvystyti daug galios iš mažo darbinio tūrio, bet didelio sukimo momento neturėjo. (IFCAR, Wikimedia)

Taip pat svarbu paminėti, kad tiek galia, tiek sukimo momentas nėra pastovūs dydžiai, jei kalbame apie vidaus degimo variklius. Jie svyruoja priklausomai nuo apsukų. Minėtas RX-8 maksimalų sukimo momentą išvystė tik prie 7600 apsisukimų per minutę, todėl reikėjo stipriai paspausti, kol automobilis tikrai pradėjo traukti.

Galiausiai, dažnai sakoma, kad galia nurodo kaip greitai atsitrenksite į sieną, o sukimo momentas – kaip toli tą sieną su savimi nusitempsite. Renkantis sportinį automobilį reikės atkreipti dėmesį į abu šiuos dydžius bei gerai suvokti, kokio charakterio automobilio jums reikia – tokio, kurio variklis tingiai suktųsi, bet leistų automobiliui įspūdingai šauti iš vietos, ar tokio, kuris mėgtų aukštus sūkius ir nuolatinį darbą ant ribos?



Dar pora straipsnių apie automobilius žaliems:

Paprastai apie tai, kas yra hidrosmūgis ir kodėl nereikėtų važiuoti net per menkai apsemtas gatves (Video)

Ar stabdymas varikliu gadina jūsų automobilį ir trumpina variklio ar kitų detalių gyvenimą? (Video)

Apie Nodum

Nodum.lt - įdomiems skaitiniams skirtas puslapis. Čia reguliariai publikuojami straipsniai apie naujausias technologijas, mokslo pasiekimus, automobilių pasaulio naujienas ir kultūrą, patarimus ir visokias internete aptinkamas įdomybes. Didžiausias dėmesys skiriamas žmonėms, kurie kuria, keliauja, myli savo darbą, įdomioms lankytinoms vietoms ir pomėgiams. Nodum.lt - įvairenybių mazgas, jei veikiate ką nors įdomaus, apie ką norėtumėte papaskoti - susisiekite su mumis per mūsų Facebook puslapį ar elektroniniu paštu - nodum2017@gmail.com.