Bilah turbin
Rotor dan stator > Kompresor Aliran Aksial

Kompresor aliran aksial memiliki dua elemen utama: rotor dan stator. Rotor memiliki bilah yang terpasang pada spindel. Bilah-bilah ini mendorong udara ke belakang dengan cara yang sama seperti baling-baling karena sudut dan kontur airfoilnya. Rotor, yang berputar dengan kecepatan tinggi, mengambil udara di saluran masuk kompresor dan mendorongnya melalui serangkaian tahap. Dari saluran masuk hingga keluar, udara mengalir sepanjang jalur aksial dan dikompresi dengan rasio sekitar 1,25:1 per tahap. Aksi rotor meningkatkan kompresi udara di setiap tahap dan mempercepatnya ke belakang melalui beberapa tahap. Dengan peningkatan kecepatan ini, energi ditransfer dari kompresor ke udara dalam bentuk energi kecepatan. Bilah stator bertindak sebagai penyebar di setiap tahap, sebagian mengubah kecepatan tinggi menjadi tekanan. Setiap pasangan bilah rotor dan stator yang berurutan membentuk tahap tekanan. Jumlah baris bilah (tahap) ditentukan oleh jumlah udara dan kenaikan tekanan total yang diperlukan. Rasio tekanan kompresor meningkat seiring dengan jumlah tahap kompresi. Sebagian besar mesin menggunakan hingga 16 tahap dan lebih.
Stator memiliki deretan bilah, yang pada gilirannya terpasang di dalam casing penutup. Bilah stator, yang diam, menonjol secara radial ke arah sumbu rotor dan pas di kedua sisi setiap tingkat bilah rotor. Dalam beberapa kasus, casing kompresor, tempat bilah stator dipasang, dibagi secara horizontal menjadi dua bagian. Baik bagian atas maupun bawah dapat dilepas untuk pemeriksaan atau perawatan bilah rotor dan stator.
Fungsi bilah stator adalah untuk menerima udara dari saluran masuk udara atau dari setiap tahap sebelumnya dan meningkatkan tekanan udara dan menyalurkannya ke tahap berikutnya pada kecepatan dan tekanan yang benar. Mereka juga mengendalikan arah udara ke setiap tahap rotor untuk mendapatkan efisiensi bilah kompresor semaksimal mungkin. Bilah rotor tahap pertama dapat didahului oleh rakitan bilah pemandu saluran masuk yang dapat tetap atau variabel.
Baling-baling pemandu mengarahkan aliran udara ke bilah rotor tahap pertama pada sudut yang tepat dan memberikan gerakan berputar pada udara yang memasuki kompresor. Praputaran ini, ke arah putaran mesin, meningkatkan karakteristik aerodinamis kompresor dengan mengurangi hambatan pada bilah rotor tahap pertama. Baling-baling pemandu saluran masuk adalah bilah baja melengkung yang biasanya dilas ke selubung baja bagian dalam dan luar.
Pada ujung pembuangan kompresor, bilah stator dibuat untuk meluruskan aliran udara guna menghilangkan turbulensi. Bilah-bilah ini disebut bilah pelurus atau rakitan bilah saluran keluar. Casing kompresor aliran aksial tidak hanya menopang bilah stator dan menyediakan dinding luar jalur aksial yang diikuti udara, tetapi juga menyediakan sarana untuk mengekstraksi udara kompresor untuk berbagai keperluan. Bilah stator biasanya terbuat dari baja dengan kualitas tahan korosi dan erosi. Cukup sering, bilah-bilah tersebut diselimuti (tertutup) oleh pita bahan yang sesuai untuk menyederhanakan masalah pengikatan. Baling-baling dilas ke dalam selubung, dan selubung luar diamankan ke dinding bagian dalam rumah kompresor dengan sekrup penahan radial.
Bilah rotor biasanya terbuat dari baja tahan karat dengan tahap akhir terbuat dari titanium. Desain pemasangan bilah ke pelek cakram rotor bervariasi, tetapi umumnya dipasang ke cakram dengan metode tipe bohlam atau pohon cemara. Bilah kemudian dikunci pada tempatnya dengan metode yang berbeda. Ujung bilah kompresor dikurangi ketebalannya dengan potongan, yang disebut profil bilah. Profil ini mencegah kerusakan serius pada bilah atau rumah jika bilah menyentuh rumah kompresor. Kondisi ini dapat terjadi jika bilah rotor menjadi terlalu longgar atau jika dukungan rotor berkurang karena bantalan yang tidak berfungsi dengan baik. Meskipun profil bilah sangat mengurangi kemungkinan tersebut, terkadang bilah dapat patah karena tekanan gesekan dan menyebabkan kerusakan yang cukup besar pada bilah kompresor dan rakitan bilah stator. Panjang bilah bervariasi dari pintu masuk hingga pembuangan karena ruang kerja melingkar (drum ke casing) berkurang secara progresif ke arah belakang oleh penurunan diameter casing. Fitur ini memberikan kecepatan yang cukup konstan melalui kompresor, yang membantu menjaga aliran udara tetap konstan.
Rotor memiliki konstruksi tipe drum atau tipe cakram. Rotor tipe drum terdiri dari cincin yang diberi flens agar pas satu dengan yang lain, di mana seluruh rakitan kemudian dapat disatukan oleh baut tembus. Jenis konstruksi ini memuaskan untuk kompresor kecepatan rendah di mana tegangan sentrifugal rendah. Rotor tipe cakram terdiri dari serangkaian cakram yang dibuat dari tempaan aluminium, menyusut di atas poros baja, dengan bilah rotor yang disambungkan ke tepi cakram. Metode konstruksi rotor lainnya adalah dengan membuat cakram dan poros dari tempaan aluminium tunggal, dan kemudian memasang poros baja di bagian depan dan belakang rakitan untuk menyediakan permukaan penyangga bantalan dan spline untuk menyambung poros turbin.
Kombinasi tahapan kompresor dan tahapan turbin pada poros umum adalah mesin yang disebut sebagai kumparan mesin. Poros umum disediakan dengan menggabungkan poros turbin dan kompresor dengan metode yang sesuai. Kumparan mesin didukung oleh bantalan, yang ditempatkan di rumah bantalan yang sesuai.
Seperti yang disebutkan sebelumnya, ada dua konfigurasi kompresor aksial yang saat ini digunakan: rotor/kumparan tunggal dan rotor/kumparan ganda, kadang-kadang disebut sebagai kumparan padat dan kumparan terpisah (dua kumparan, kumparan ganda).
Satu versi kompresor kumparan padat (satu kumparan) menggunakan bilah pemandu saluran masuk variabel. Selain itu, beberapa baris pertama bilah stator bervariasi. Perbedaan utama antara bilah pemandu saluran masuk variabel (VIGV) dan bilah stator variabel (VSV) adalah posisi mereka sehubungan dengan bilah rotor. VIGV berada di depan bilah rotor, dan VSV berada di belakang bilah rotor. Sudut bilah pemandu saluran masuk dan beberapa tahap pertama bilah stator dapat bervariasi. Selama pengoperasian, udara masuk ke bagian depan mesin dan diarahkan ke kompresor pada sudut yang tepat oleh pemandu saluran masuk variabel dan diarahkan oleh VSV. Udara dikompresi dan dipaksa masuk ke bagian pembakaran. Nosel bahan bakar yang memanjang ke setiap liner pembakaran mengatomisasi bahan bakar untuk pembakaran. Variabel-variabel ini dikontrol secara langsung terkait dengan jumlah daya yang harus dihasilkan mesin melalui posisi tuas daya.
Sebagian besar mesin turbofan adalah jenis kompresor split-spool. Sebagian besar mesin turbofan besar menggunakan kipas besar dengan beberapa tahap kompresi yang disebut spool tekanan rendah. Turbofan ini menggabungkan dua kompresor dengan turbin masing-masing dan poros penghubung, yang membentuk dua sistem rotor yang secara fisik independen. Banyak sistem rotor ganda memiliki rotor yang berputar ke arah yang berlawanan dan tanpa koneksi mekanis satu sama lain. Spool kedua, disebut sebagai spool tekanan tinggi dan merupakan kompresor untuk generator gas dan inti mesin, memasok udara ke bagian pembakaran mesin.