Двигатель гтд: Газотурбинный двигатель (ГТД) — Что такое Газотурбинный двигатель (ГТД)?

Газотурбинный двигатель | это… Что такое Газотурбинный двигатель?

Газотурбинный двигатель с одноступенчатым радиальным компрессором, турбиной, рекуператором, и воздушными подшипниками

Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.

Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД.

Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива могут использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь.

Содержание 1 Основные принципы работы 2 Типы газотурбинных двигателей 3 Одновальные и многовальные двигатели 4 Турбореактивный двигатель 4.1 Турбореактивный двигатель с форсажной камерой 5 Турбовинтовой двигатель 5.1 Турбовальный двигатель 6 Двухконтурные двигатели 6.1 Двухконтурный турбореактивный двигатель 6.2 Турбовентиляторный двигатель 6.3 Турбовинтовентиляторный двигатель 6.4 Вспомогательная силовая установка 7 Судовые установки 8 Наземные двигательные установки 9 Газовая турбина с замкнутым циклом 10 Газовая турбина с внешним сгоранием 11 Использование в наземных транспортных средствах 11. 1 Использование в танках 12 Конструкторы газотурбинных двигателей 13 См. также 14 Ссылки

Основные принципы работы

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД. Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую.

Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток.^{[источник не указан 404 дня]} Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин.

[источник не указан 404 дня]

Авиационные двигатели также часто используются для генерации электрической мощности, благодаря их способности запускаться, останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные машины. ^{[источник не указан 404 дня]}

Типы газотурбинных двигателей

Схема турбореактивного двигателя

Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для получения тяги от выхлопных газов или от туннельного вентилятора, присоединенного к газовой турбине.^{[источник не указан 404 дня]}Реактивные двигатели, которые производят тягу, главным образом, от прямого импульса выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те, которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются турбовентиляторными.

[источник не указан 404 дня]

Одновальные и многовальные двигатели

Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это накладывает ограничение на режимы работы двигателя.

Иногда двигатель выполняется многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин, каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основным.

Преимущество многовального двигателя в том, что каждая турбина работает при оптимальном числе оборотов и нагрузке. При нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плоха приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим, обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для разгона при пуске только ротора высокого давления.

Турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двигателя: 1 — входное устройство; 2 — осевой компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — рабочие лопатки турбины; 5 — сопло.

В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед компрессором, в результате чего его температура и давление повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его температура и давление снижаются.

Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в малогабаритных силовых установках.

Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши дни кольцевые камеры сгорания являются наиболее распространёнными.

Трубчатые камеры сгорания используются гораздо реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный. Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки и участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном состоянии.

Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.

Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.

Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для предупреждения разрушения деталей двигателя используют жаропрочные сплавы, оснащённые системами охлаждения, и термобарьерные покрытия.

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой

Турбореактивный двигатель с форсажной камерой (ТРДФ) — модификация ТРД, применяемая в основном на сверхзвуковых самолётах. Между турбиной и соплом устанавливается дополнительная форсажная камера, в которой сжигается дополнительное горючее. В результате происходит увеличение тяги (форсаж) до 50%, но расход топлива резко возрастает. Двигатели с форсажной камерой, как правило, не используются в коммерческой авиации по причине их низкой экономичности.

«Основные параметры турбореактивных двигателей различных поколений»

Поколение/ период	Т-ра газа перед турбиной °C	Степень сжатия газа, πк*	Характерные представители	Где установлены
1 поколение 1943-1949 гг.	730-780	3-6	BMW 003, Jumo 004	Me 262, Ar 234, He 162
2 поколение 1950-1960 гг.	880-980	7-13	J 79, Р11-300	F-104, F4, МиГ-21
3 поколение 1960-1970 гг.	1030-1180	16-20	TF 30, J 58, АЛ 21Ф	F-111, SR 71, МиГ-23Б, Су-24
4 поколение 1970-1980 гг.	1200-1400	21-25	F 100, F 110, F404, РД-33, АЛ-31Ф	F-15, F-16, МиГ-29, Су-27
5 поколение 2000-2020 гг.	1500-1650	25-30	F119-PW-100, EJ200, F414, АЛ-41Ф	F-22, F-35, ПАК ФА

Начиная с 4-го поколения рабочие лопатки турбины выполняются из монокристаллических сплавов, охлаждаемые.

Турбовинтовой двигатель

Основная статья: Турбовинтовые двигатели

Схема турбовинтового двигателя: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор; 3 — турбокомпрессор.

В турбовинтовом двигателе (ТВД) основное тяговое усилие обеспечивает воздушный винт, соединённый через редуктор с валом турбокомпрессора. Для этого используется турбина с увеличенным числом ступеней, так что расширение газа в турбине происходит почти полностью и только 10—15 % тяги обеспечивается за счёт газовой струи.

Турбовинтовые двигатели гораздо более экономичны на малых скоростях полёта и широко используются для самолётов, имеющих большую грузоподъёмность и дальность полёта. Крейсерская скорость самолётов, оснащённых ТВД, 600—800 км/ч.

Турбовальный двигатель

Турбовальный двигатель (ТВаД) — газотурбинный двигатель, у которого вся развиваемая мощность через выходной вал передается потребителю. Основная область применения — силовые установки вертолетов.

Двухконтурные двигатели

Дальнейшее повышение эффективности двигателей связано с появлением так называемого внешнего контура. Часть избыточной мощности турбины передаётся компрессору низкого давления на входе двигателя.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) со смешением потоков: 1 — компрессор низкого давления; 2 — внутренний контур; 3 — выходной поток внутреннего контура; 4 — выходной поток внешнего контура.

В турбореактивном двухконтурном двигателе (ТРДД) воздушный поток попадает в компрессор низкого давления, после чего часть потока проходит по обычной схеме через турбокомпрессор, а остальная часть (холодная) проходит через внешний контур и выбрасывается без сгорания, создавая дополнительную тягу. В результате снижается температура выходного газа, снижается расход топлива и уменьшается шум двигателя. Отношение количества воздуха, прошедшего через внешний контур, к количеству прошедшего через внутренний контур воздуха называется степенью двухконтурности (m).

При степени двухконтурности <4 потоки контуров на выходе, как правило, смешиваются и выбрасываются через общее сопло, если m>4 — потоки выбрасываются раздельно, так как из-за значительной разности давлений и скоростей смешение затруднительно.

Двигатели с малой степенью двухконтурности (m<2) применяются для сверхзвуковых самолётов, двигатели с m>2 для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов.

Турбовентиляторный двигатель

Основная статья: Турбовентиляторный двигатель

Схема турбореактивного двухконтурного двигателя без смешения потоков (Турбовентиляторного двигателя): 1 — вентилятор; 2 — защитный обтекатель; 3 — турбокомпрессор; 4 — выходной поток внутреннего контура; 5 — выходной поток внешнего контура.

Турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД) — это ТРДД со степенью двухконтурности m=2—10. Здесь компрессор низкого давления преобразуется в вентилятор, отличающийся от компрессора меньшим числом ступеней и большим диаметром, и горячая струя практически не смешивается с холодной.

Турбовинтовентиляторный двигатель

Дальнейшим развитием ТВРД с увеличением степени двухконтурности m=20—90 является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). В отличие от турбовинтового двигателя, лопасти двигателя ТВВД имеют саблевидную форму, что позволяет перенаправить часть воздушного потока в компрессор и повысить давление на входе компрессора. Такой двигатель получил название винтовентилятор и может быть как открытым, так и закапотированным кольцевым обтекателем. Второе отличие — винтовентилятор приводится от турбины не напрямую, как вентилятор, а через редуктор.

Вспомогательная силовая установка

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) — небольшой газотурбинный двигатель, являющийся дополнительным источником мощности, например, для запуска маршевых двигателей самолетов. ВСУ обеспечивает бортовые системы сжатым воздухом ( в том числе для вентиляции салона), электроэнергией и создает давление в гидросистеме летательного аппарата.

Судовые установки

Используются в судовой промышленности для снижения веса. GE LM2500 и LM6000 — две характерных модели этого типа машин.

Наземные двигательные установки

Другие модификации газотурбинных двигателей используются в качестве силовых установок на судах (газотурбоходы), железнодорожном (газотурбовозы) и другом наземном транспорте, а также на электростанциях, в том числе, передвижных, и для перекачки природного газа. Принцип работы практически не отличается от турбовинтовых двигателей.

Газовая турбина с замкнутым циклом

В газовой турбине с замкнутым циклом рабочий газ циркулирует без контакта с окружающей средой. Нагрев (перед турбиной) и охлаждение (перед компрессором) газа производится в теплообменниках. Такая система позволяет использовать любой источник тепла (например, газоохлаждаемый ядерный реактор). Если в качестве источника тепла используется сгорание топлива, то такое устройство называют турбиной внешнего сгорания. На практике газовые турбины с замкнутым циклом используются редко.

Газовая турбина с внешним сгоранием

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Большинство газовых турбин представляют собой двигатели внутреннего сгорания, но также возможно построить газовую турбину внешнего сгорания, которая, фактически, является турбинной версией теплового двигателя.^{[источник не указан 404 дня]}

При внешнем сгорании в качестве топлива используется пылевидный уголь или мелкоистолченная биомасса (например, опилки). Внешнее сжигание газа используется как непосредственно, так и косвенно. В прямой системе, продукты сгорания проходят сквозь турбину. В косвенной системе, используется теплообменник и чистый воздух проходит сквозь турбину. Тепловой КПД ниже в системе внешнего сгорания косвенного типа, однако лопасти не подвергаются воздействию продуктов сгорания.

Использование в наземных транспортных средствах

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Rover JET1

STP Oil Treatment Special на выставке в зале славы музея трассы Indianapolis Motor Speedway показана вместе с газовой турбиной Pratt & Whitney.

A 1968 Howmet TX — единственная в истории турбина, принесшая победу в автомобильной гонке.

Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.

В 1950 году дизайнер Ф.Р. Белл и главный инженер Морис Вилкс в британской компании Rover Company анонсировал первый автомобиль с приводом от газотурбинного двигателя. Двухместный JET1 имел двигатель, расположенный позади сидений, решетки воздухозаборника по обеим сторонам машины, и выхлопные отверстия на верхней части хвоста. В ходе испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч, на скорости турбины 50000 об/мин. Автомобиль работал на бензине, парафиновом или дизельном маслах, но проблемы с потреблением топлива оказались непреодолимыми для производства автомобилей. В настоящее время он выставлен в Лондоне в Музее Науки.

Команды Rover и British Racing Motors (BRM) (Формула-1) объединили усилия для создания Rover-BRM, авто, с приводом от газовых турбин, которое приняло участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1963 года, управляемое Грэмом Хиллом и Гитнером Ричи. Оно имело среднюю скорость — 107,8 миль/ч (173 км/ч), а максимальную скорость — 142 миль/ч (229 км/ч). Американские компании Ray Heppenstall, Howmet Corporation и McKee Engineering объединились для совместной разработки собственных газотурбинных спортивных автомобилей в 1968 году, Howmet TX приняла участие в нескольких американских и европейских гонках, в том числе завоевав две победы, а также принимала участие в гонке 24 часа Ле-Мана 1968 года. Автомобили использовали газовые турбины Continental Motors Company, благодаря которым, в конечном итоге, ФИА было установлено шесть посадочных скоростей для машин с приводом от турбин.

На гонках автомобилей с открытыми колёсами, революционное полноприводное авто 1967 года STP Oil Treatment Special с приводом от турбины, специально подобранной легендой гонок Эндрю Гранателли и управляемое Парнелли Джонсом, почти выиграло в гонке «Инди-500»; авто с турбиной STP компании Pratt & Whitney обгоняло почти на круг авто, шедшее вторым, когда у него неожиданно отказала коробка передач за три круга до финишной черты. В 1971 глава компании Lotus Колин Чепмен представил авто Lotus 56B F1, с приводом от газовой турбины Pratt & Whitney. У Чепмена была репутация создателя машин-победителей, но он вынужден был отказаться от этого проекта из-за многочисленных проблем с инерционностью турбин (турболагом).

Оригинальная серия концептуальных авто General Motors Firebird была разработана для автовыставки Моторама 1953, 1956, 1959 годов, с приводом от газовых турбин.

Использование в танках

Первые исследования в области применения газовой турбины в танках проводились в Германии Управлением вооруженных сухопутных сил начиная с середины 1944 года. Первым массовым танком, на котором устанавливали газотурбинный двигатель стал С-танк. Газовые двигатели установлены в российском Т-80 и американском М1 Абрамс.
Газотурбинные двигатели, устанавливаемые в танках, имеют при схожих с дизельными размерами гораздо большую мощность, меньший вес и меньшую шумность. Однако из-за низкого КПД подобных двигателей требуется гораздо большее количество топлива для сравнимого с дизельным двигателем запаса хода.

Конструкторы газотурбинных двигателей

• Соловьёв, Павел Александрович
• Уиттл, Фрэнк
• Охайн, Ханс-Иоахим Пабст фон
• Колосов, Сергей Дмитриевич
• Кухто, Николай Кузьмич
• Климов, Владимир Яковлевич
• Кузнецов, Николай Дмитриевич (авиаконструктор)
• Люлька, Архип Михайлович

См.

также

• Турбовинтовой двигатель
• Воздушно-реактивный двигатель
• Реактивный двигатель

Ссылки

• Газотурбинный двигатель — статья из Большой советской энциклопедии
• ГОСТ Р 51852-2001 Установки газотурбинные. Термины и определения.
• Словарь терминов на АвиаПорт. Ru
• Расчет газотурбинной установки
• Technology Speed of Civil Jet Engines

Д-25В

Главная / О компании / История / Семейство пермских газотурбинных двигателей / Д-25В

Первый в мире  вертолетный газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель Д-25В был создан в 1959 году для транспортных тяжелых вертолетов Ми-6, Ми-10, Ми-10К разработки конструкторского бюро Михаила Леонтьевича Миля. В качестве основы двигателя использован газо­генератор газотурбинного двигателя Д-20П. За создание вертолетной силовой установки на базе   Д-25В главный конструктор П. А. Соловьев, его заместитель И. П. Эвич и ведущий конструктор Г. П. Калашников были удостоены звания лауреатов Государственной премии СССР.

Двигатель Д-25В мощностью 5 500 л.с. имел высокую газодинамическую устойчивость к внешним воздействиям, максимальная мощность сохранялась до высоты 3 000 метров и на земле до температуры окружающего воздуха +40°С.

Наличие свободной турбины предоставляло воз­можность устанавливать на ней обороты независимо от  режима работы турбокомпрессорной части двигателя. Эта особенность дает ряд конструктивных и эксплуатаци­онных преимуществ, в том числе:

• получение желаемого числа оборотов вала несущего винта вертолета по режимам и высотам полета не­зависимо от числа оборотов турбокомпрессорной части двигателя;
• достижение оптимального расхода топлива при раз­личных условиях эксплуатации двигателя;
• обеспечение легкого запуска двигателя;
• исключение необходимости иметь в силовой уста­новке вертолета фрикционную муфту (муфту вклю­чения).

Созданный специалистами пермского ОКБ редуктор Р-7 для силовой установки Ми-6 и Ми-10/10К на базе двух Д-25В в течение четверти века оставался непревзойденным в мировом редукторостроении.

Для самого тяжелого вертолета в мире В-12 в 1965 году создана форсированная модификация Д-25ВФ максималь­ной мощностью 6 500 л.с.

В 1970 году Государственная комиссия рекомендовала начать серийное производство вертолета В-12 с двига­телями Павла Соловьева. Годом позже этой уникальной вертокрылой машине было суждено стать «изюминкой» 29-го Международного салона авиации и космонавтики в Ле-Бурже (Франция).

• Основные параметры
• Применение
• Памятные даты

Технические данные

Максимальный режим Н=0, М=0, МСА
Mощность, л.с.	5500
Степень повышения давления	5,6
Максимальная температура газа перед турбиной, К	1240
Удельный расход топлива, кг/л. с.ч	0,296
Расход воздуха приведенный, кг/с	26,2
Диаметр первого рабочего колеса, мм	572
Длина, мм	2737
Масса, кг	1200

Транспортные тяжелые вертолеты Ми-6, Ми-10, Ми-10К

Транспортный тяжелый вертолет Ми-6 предназначен для перевозки грузов массой до 12 т или 61–90 пасса­жиров. Модификация Ми-6 (Ми-10/10К) применялась в качестве летающего крана при монтажно-строи­тельных работах.

В июне 1957 года экипаж летчика-испытателя Рафаила Капреляна впервые поднял Ми-6 в воздух. В 1959–1963 годах прошли Государственные испытания, после которых Ми-6 был принят на вооружение. С 1963 года вертолет стал широко применяться и в народном хозяйстве.

Транспортный вертолет Ми-6 построен по одновинтовой схеме с несущим пятилопастным цельнометаллическим и четырехлопастным деревянным рулевыми винтами. Силовая установка состоит из двух газотурбинных турбовальных двигателей Д-25В. При отказе одного из них вертолет мог продолжать горизонтальный полет. Крутящий момент на выходе редуктора достигал 60 000 кгс·м. За рубежом такой мощный редуктор появился только 17 лет спустя.

В 1959–1980 годах в Ростове-на-Дону построено бо­лее 850 вертолетов Ми-6 и его различных модификаций, еще 50 – в Москве (1959–1962). В ходе производства конструкция вертолета постоянно дорабатывалась. Ми-6 поставлялись в Алжир, Болгарию, Вьетнам, Египет, Паки­стан, Индию, Ирак, Китай, Индонезию, ОАР, Перу, Польшу, Сирию, Эфиопию.

Вертолеты Ми-6 принимали участие в военных дей­ствиях в Афганистане, ликвидации последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции и др.

В 1959–1963 годах на Ми-6 установлено 16 мировых рекордов. Рекорд скорости по замкнутому маршруту – 340,15 км/час – не побит до сих пор. В некоторых рекорд­ных полетах взлетная масса вертолета достигала более 48 т. Для сравнения: взлетная масса зарубежных аналогов до сегодняшнего дня не превышает 34 т.

4 июня 1957 года

первый взлет вертолета Ми-6 с ТВД Д-25В, экипаж Р.И.Капрэляна. Первый полет 18.06.1957

14 июня 1960 года

Первый полет вертолета Ми-10 с 2 пермскими ТВлД Д-25В, экипаж Р.И.Капрэляна

10 сентября 1964 года

Первый полет первого серийного вертолета Ми-10 с пермскими ТВлД Д-25В, экипаж Р.И. Капрэляна, Ростовский вертолетный завод

6 января 1966 года

Первый полет вертолета-крана Ми-10К с пермскими ТВлД Д-25В, экипаж Р.И.Капрэляна

26 июнь 1967

Первый взлет вертолета-гиганта В-12(Ми-12) с пермскими ТВлД Д-25ВФ, экипаж В.П. Колошенко. Первый полет – 10.07.1968

ОРУЖИЕ ОТЕЧЕСТВА, WEAPONS OF THE FATHERLAND.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕСУРС ПО ОРУЖИЮ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКЕ. INFORMATION RESOURCE ON WEAPONS AND MILITARY EQUIPMENT ОРУЖИЕ ОТЕЧЕСТВА, WEAPONS OF THE FATHERLAND. ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕСУРС ПО ОРУЖИЮ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКЕ. INFORMATION RESOURCE ON WEAPONS AND MILITARY EQUIPMENT

КОРАБЕЛЬНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДТ-59 SHIP GAS TURBINE ENGINE DT-59 22.03.2016 Кронштадтский морской завод подготовил к отгрузке отремонтированный газотурбинный двигатель заказчику ОАО «Центр Судоремонта «Дальзавод». Корабельный газотурбинный двигатель ДТ-59 поступил на завод в июне 2015 года для прохождения среднего ремонта, в январе-феврале 2016 прошел испытания на специальном стенде. Соответствие параметров готового двигателя характеристикам, заложенным в техническом задании, подтвердилось. Это первый из двух корабельных ГТД, предназначенных для дальневосточных судоремонтников, и из девяти, находящихся в настоящее время в ремонте на Морском заводе в рамках государственного заказа. Программа ремонта газотурбинных двигателей для ВМФ утверждена на срок до 2024 года. За Морским заводом закреплен ремонт двигателей ДЕ59, ДТ59, ДК59, ДО63, а также ГТД последующих поколений, и двигателей отечественного производства. Кронштадтский морской завод КРОНШТАДТСКИЙ МОРСКОЙ ЗАВОД 20.04.2016 10 апреля Кронштадтский морской завод (входит в состав ОСК) в рамках выполнения государственного заказа отгрузил Северному флоту отремонтированный газотурбинный двигатель. Корабельный газотурбинный двигатель ДТ-59 поступил на завод весной 2015 года для прохождения среднего ремонта. В процессе ремонта двигатель полностью перебирается. Демонтированные с роторов компрессорные и турбинные лопатки подвергаются дефектации неразрушающими методами контроля, осуществляется их обработка и полировка, проводятся операции для повышения прочности. Производится балансировка роторов, проверка соосности узлов двигателя и другие операции. В марте 2016 вновь собранный двигатель успешно прошел заводские испытания. Это второй из морских двигателей, отремонтированных Кронштадтским заводом в нынешнем году. Первый был предназначен для дальневосточных судоремонтников. К испытаниям в ближайшее время готовятся третий и четвертый двигатели. В настоящее время в ремонте на Морском заводе в рамках государственного заказа находятся еще пять газотурбинных двигателей. ОСК КРОНШТАДТСКИЙ МОРСКОЙ ЗАВОД КОРАБЕЛЬНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДТ-59 СПБ «Машпроект» в 1970 завершило отработку двигателей М-62 и ДТ-59, что обеспечило проведение в 1971 году испытаний агрегатов М-7К и М-5Е на полные параметры. Оба агрегата получили высокую оценку специалистов Военно-морского флота. Для корабля проекта 1135 был создан агрегат М-7 в составе двух маршевых ГТД по 6000 л.с. и двух форсажных ГТД по 18000 л.с. Агрегаты М-5 и М-7 не имеют аналогов в мировой практике, в них впервые были внедрены реверсные силовые турбины, двухскоростные редукторы, межредукторная передача, быстродействующие шинно-пневманические муфты и ряд других прогрессивных технических решений. За создание газотурбинных двигателей и агрегатов второго поколения М-5 и М-7 большая группа специалистов судостроительной промышленности и ВМФ в 1974 г. была удостоена Государственной премии СССР. Лауреатами премии стали В.И. Романов, А.М. Агранович, Л.У. Батырев, Ф.Ф. Беляев, В.Я. Григоренко, В.В. Гартвиг, В.П. Коновалов, Б.Ю. Тлехас, Е.В. Петров, К.М. Василец, Н.А. Клименко, В.Ф. Урусов. Энергетическая установка для крейсера проекта «Атлант» водоизмещением 11500 т, состоит из двух агрегатов. В агрегат входят форсажная и маршевая установки. Форсажная установка состоит из двух всережимных реверсивных двигателей (ФД) типа, работающих на суммирующий нереверсивный редуктор (ФР). Маршевая установка состоит из всережимного реверсивного маршевого двигателя (МД) типа ДС71 (модификация UGT 6000), нереверсивного редуктора (МР) и паровой турбины (ПТ), работающей от котла-утилизатора МД. ДТ59 представляет из себя трехвальный ГТД, на нем установлена осевые компрессоры (КНД -7 ступеней, КВД – 9 ступеней, Камера сгорания – трубчато-кольцевая, прямоточная, 10 трубная, турбины компрессоров – осевые, двуступенчатые, силовая турбина – осевая, 2 и 3 ступени. Запуск – раскруткой ротора ТКНД тремя электростартерами переменного тока длительной мощностью по 30 кВт каждый ХАРАКТЕРИСТИКИ Мощность ГТД, кВт 16550 КПД ГТД, % 30,0 Удельный расход топливного газа (Hu = 8555 ккал/нм3), нм3/(кВт ч) – Удельный расход жидкого топлива (Hu = 10200 ккал/кг), кг/(кВт ч) 0,281 Суммарная степень повышения давления в компрессорах 13,5 Расход газа на выходе из ГТД, кг/с 100,0 Температура газа на выходе из ГТД,оС 380 Частота вращения силовой турбины, об/мин 3600 Источники: www.zmturbines.com, neva-diesel.com и др. РАКЕТНЫЙ КРЕЙСЕР ПРОЕКТА 1164 «АТЛАНТ» ФРЕГАТ ПРОЕКТА 11356Р ДЛЯ ВМФ РОССИИ СТОРОЖЕВОЙ КОРАБЛЬ (ФРЕГАТ) ПРОЕКТА 11356 (РОССИЯ/ИНДИЯ) ПОГРАНИЧНЫЙ СТОРОЖЕВОЙ КОРАБЛЬ ТИПА «МЕНЖИНСКИЙ» ПРОЕКТА 11351 «НЕРЕЙ» СТОРОЖЕВОЙ КОРАБЛЬ ПРОЕКТА 1135 «БУРЕВЕСТНИК» ГП НПКГ«ЗОРЯ»-«МАШПРОЕКТ» (УКРАИНА)

Обнаружение материалов для газотурбинных двигателей с помощью эффективных систем прогнозирования

Существующие материалы лопаток турбин уже достигли предела своих возможностей. Для решения этой проблемы группа ученых разработала систему, способную прогнозировать окисление высокоэнтропийных сплавов, которые можно использовать в газовых турбинах. | Изображение: Texas A&M Engineering

Газовые турбины широко используются для производства электроэнергии и авиационных двигателей. Согласно законам термодинамики, чем выше температура двигателя, тем выше КПД. Из-за этих законов растет интерес к повышению рабочей температуры турбин.

Группа исследователей из Департамента материаловедения и инженерии Техасского университета A&M совместно с исследователями из Эймсской национальной лаборатории разработала структуру искусственного интеллекта, способную прогнозировать сплавы с высокой энтропией (HEA), которые могут выдерживать чрезвычайно высокие температуры, окисляющие среды. Этот метод может значительно сократить время и затраты на поиск сплавов за счет уменьшения количества необходимых экспериментальных анализов.

Это исследование было недавно опубликовано в Material Horizons .

При длительном воздействии высоких температур лопатки турбин могут выйти из строя из-за расплавления или окисления. К сожалению, современные материалы турбинных лопаток уже достигли предела своих возможностей.

Технические достижения, такие как покрытия и охлаждающие каналы, отложили необходимость замены материалов, используемых для турбин. Однако ожидается, что в течение следующего десятилетия объем авиаперевозок удвоится, а газовые турбины станут все более доминирующей технологией для производства электроэнергии. Таким образом, турбины требуют более высокой эффективности для снижения расхода топлива и ограничения выбросов углекислого газа.

«Газовые турбины функционируют путем преобразования химической энергии в механическое движение, но их температурный порог ограничен», — сказал доктор Раймундо Аррояве, профессор кафедры материаловедения и инженерии. «Следующим шагом революционной технологии турбин является изменение материала, используемого для изготовления компонентов, таких как лопасти, чтобы они могли работать при более высоких температурах без катастрофического окисления».

При рассмотрении различных типов сплавов для турбин особое внимание уделяется HEA. ВЭС представляют собой концентрированные сплавы, в которых нет явного основного элемента. Уникальной характеристикой ВЭА является то, что эти сплавы становятся более стабильными при более высоких температурах, что дает возможность использовать их в экстремальных условиях.

Несмотря на свою способность выдерживать высокие температуры, HEA подвержены ржавчине (окислению). HEA могут иметь много составов, экспоненциально расширяя типы оксидов, которые могут образовываться. Поиск состава, который мог бы противостоять окислению, потребует обширных экспериментов с очень высокими затратами.

Чтобы обойти недостатки и затраты, связанные с открытием HEA, исследователи разработали систему искусственного интеллекта, способную предсказывать окислительное поведение HEA. Эта структура, сочетающая вычислительную термодинамику, машинное обучение и квантовую механику, может количественно предсказывать окисление ВЭА произвольного химического состава. Время, необходимое для компьютерного скрининга сплавов, резко сокращается с нескольких лет до нескольких минут. Очень быстрый и эффективный скрининг, в свою очередь, снижает потребность в ресурсоемких экспериментальных испытаниях.

«При поиске большого композиционного пространства экспериментаторам приходилось брать сотни вариаций очень сложного материала, окислять их, а затем характеризовать их характеристики, что могло занять недели, месяцы или даже годы», — сказал Даниэль Соседа, аспирант. на факультете материаловедения и инженерии. «Наше исследование значительно сократило процесс, создав дорожную карту окисления HEA, показав исследователям, чего можно ожидать от различных составов».

Используя структуру, исследователи предсказали окислительное поведение различных составов сплавов. Затем они отправили прогнозы ученому Гаоюаню Оуяну из Национальной лаборатории Эймса и его команде, чтобы проверить их выводы и убедиться, что структура точно демонстрирует, будет ли сплав сопротивляться окислению или нет.

«Способность каркаса точно определять вредные фазы позволит разработать улучшенные устойчивые к окислению материалы», — сказал ученый из Национальной лаборатории Эймса Прашант Сингх, один из руководителей разработки каркаса. «Подход, представленный в этом исследовании, носит общий характер и применим для понимания поведения ВЭС при окислении, а также дает представление о устойчивых к окислению и коррозии материалах для других применений».

Инструменты, разработанные в этом исследовании, потенциально могут изменить процесс, с помощью которого ученые находят материалы для экстремальных условий, используя инструменты искусственного интеллекта для быстрого перекачивания астрономического количества сплавов за очень короткое время.

«Этот инструмент поможет отсеять сплавы, которые не подходят для наших нужд, и в то же время позволит нам потратить больше времени и провести более подробный анализ сплавов, которые стоит исследовать», — сказал Аррояв. «Хотя наши прогнозы не точны на 100%, они по-прежнему предоставляют достаточно информации для принятия обоснованных решений о том, какие материалы стоит исследовать, со скоростью, которая была бы немыслима до того, как была разработана эта структура».

HEA, найденные в рамках этой схемы, имеют потенциальные применения, такие как газовые турбины для двигателей и производства электроэнергии, теплообменники и многие другие, для которых требуются материалы, способные выдерживать экстремальные условия эксплуатации.

«Позволяя открывать материалы, способные выдерживать экстремальные условия, эта работа напрямую способствует достижению цели Министерства энергетики по достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году», — сказал Сингх.

Совместная работа Texas A&M и Национальной лаборатории Эймса была поддержана Программой повышения эффективности турбин с использованием сверхвысокотемпературных непроницаемых материалов Агентства перспективных исследовательских проектов-Энергия. Национальный научный фонд и Министерство энергетики США (программа Basic Energy Science and Fossil Energy) также поддержали эту работу.

Курс онлайн-обучения

«Газотурбинные двигатели»

Курсы

DisplaySubtitle»/>

Обзор фундаментальной природы газотурбинных двигателей и процессов, влияющих на их работу

Покупка для группы?

Получите 5 и более мест на любой курс On Demand за Скидка 25% .

Используйте промо-код: 5FOR25

Последний раз этот стандарт рассматривался и подтверждался в {{activeProduct.ReaffirmationYear}}. Поэтому эта версия остается в силе.

Базовая технология газотурбинного двигателя

Место и дата

{{ onlyLocationDate }}

Участники

Цифровые продукты ограничены одним на покупку.

Купите сейчас и сэкономьте до {{ InterestDiff }}%

Распродажа

Цена

{{activeProduct. CurrencySymbol}}{{ formatPrice(activeProduct.ListPrice) }} активПродукт.СписокЦен»> было {{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(originalPrice) }}

Прейскурантная цена

{{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(activeProduct.ListPrice) }} активПродукт.СписокЦен»> было {{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(originalPrice) }}

{{activeProduct. CurrencySymbol}}{{ formatPrice(activeProduct.ListPriceSale) }} активПродукт.СписокЦенПродажи»> было {{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(originalPrice) }}

Цена участника

{{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(activeProduct.MemberPrice) }} activeProduct.MemberPrice»> было {{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(originalPrice) }}

{{activeProduct. CurrencySymbol}}{{ formatPrice(activeProduct.MemberPriceSale) }} activeProduct.MemberPriceSale»> было {{activeProduct.CurrencySymbol}}{{ formatPrice(originalPrice) }}

Становиться участником

*Кроме участников Lite

{{ errorMessage }}

Окончательные счета будут включать применимый налог с продаж и налог на использование.

Распечатать или поделиться

Уже купили?

Доступ к курсу

Варианты курсов

• Место и дата

  Осталось мест

  Цена

  Цена по прейскуранту

  Цена участника

• онлайн

  Без ограничений

  $195

  $195

  Выбрать

  Выбрать

Доступ к курсу

Этот курс самообучения предназначен для прохождения в удобное для вас время и по вашему собственному расписанию. У вас есть  90 139 90 дней 90 140 , чтобы закончить курс с момента покупки.

Описание

Предметы упаковки

Количество	Товар
{{упаковка.Количество}}	{{package.Title}}

Этот курс предлагает нематематический подход к пониманию фундаментальной природы газотурбинных двигателей и процессов, влияющих на их характеристики. Он идеально подходит для техников и управленческого персонала. Это также будет полезно для тех инженеров, которые начинают карьеру в области эксплуатации газотурбинных двигателей и вспомогательного оборудования, технического обслуживания или обслуживания, спецификации, продаж и производства.

Курс состоит из десяти глав. После каждой главы, когда вы будете готовы, пройдите тест по материалу. Не торопитесь, отвечая на вопросы, и не стесняйтесь перепроверить, обратившись к текстовому материалу.

Для прохождения этого курса у вас должен быть персональный компьютер, веб-браузер, подключение к Интернету и программное обеспечение для просмотра PDF-файлов (например, Adobe Reader ^® ).

Расширить

Контур

Глава 1:  Газотурбинный двигатель
Глава 2. Компоненты газотурбинного двигателя Технические характеристики
Глава 6: Избранные темы по проектированию и производству компонентов газовых турбин
Глава 7: Техническое обслуживание газовых турбин (Часть I)
Глава 8:  Техническое обслуживание газовых турбин (Часть II)
Глава 9:  Мониторинг состояния
Глава 10:  Приложения
   

Расширить

Дополнительная информация

Политика возврата и отмены Политики ASME

Политика возврата и отмены

Политики ASME

Получить документы онлайн в цифровой коллекции ASME

Извините, у нас есть только свободные места на этот курс. Хотите добавить их в корзину?

Нет, не добавлять в корзину Да, добавить в корзину

62B-104 ОСНОВНАЯ ГАЗОВАЯ ТУРБИНА

62B-104 ОСНОВНАЯ ГАЗОВАЯ ТУРБИНА

Инженерное обучение

---

ЛИСТ НАЗНАЧЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Лист назначения 60B-104

 

ВВЕДЕНИЕ

С увеличением количества судов с газотурбинными двигателями становится важным понимание базовой конструкции и работы газотурбинной установки. Офицер надводных боевых действий также должен понимать последствия эксплуатации этих двигателей в морской среде.

ТЕМА УРОКА ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Терминальная цель:

7.0 ОПИШИТЕ принципы, конструкцию, функции, компоненты, системы управления и контроля, а также работу газотурбинной силовой установки и связанных с ней вспомогательных вспомогательных систем. (ДЖТИ:А)

Дополнительные цели:

7.1 ОПИШИТЕ следующие применения газовых турбин и укажите тип газовой турбины, связанный с каждым:

а. Двигатель

б. Электрическое поколение

7.2 Имея график, представляющий зависимость давления от объема в идеальном цикле Брайтона, ОТМЕТЬТЕ пять фаз и объясните процесс преобразования энергии, происходящий в каждой из них.

а. Впуск

б. Компрессия

в. Сжигание

д. Расширение

эл. Выхлоп

7.3 ОПРЕДЕЛИТЕ следующее, применимое к газотурбинным двигателям, включая преимущества и недостатки, если это применимо.

а. Двигатель с разъемным валом

б. Одновальный двигатель

в. Кольцевая камера сгорания

д. Канально-кольцевая камера сгорания

эл. Осевой поток

ф. Коробка отбора мощности в сборе

7.4 ОПИШИТЕ следующие устройства и укажите их функции:

а. Компрессор

б. Камера сгорания

в. Турбина ВД/турбина газогенератора

д. Турбина низкого давления/силовая турбина

эл. Подшипник/рама газовой турбины в сборе

ф. Привод аксессуаров в сборе

г. Впускной направляющий аппарат

ч. Переменные лопатки статора компрессора

я. Коллекторы продувки двигателя

Дж. Коллектор стравливающего воздуха заказчика

тыс. Высокоскоростная эластичная муфта

л. Впуск/выпуск

7.5 ОБСУДИТЕ источник и использование отбираемого клиентом воздуха.

7.6 УКАЖИТЕ работу системы впуска и выпуска воздуха газовой турбины.

7.7 ОПИШИТЕ путь воздуха от влагоотделителей к вытяжным эжекторам.

7.8 ОПИШИТЕ влияние следующих факторов на газотурбинные двигатели и меры предосторожности, предпринятые в отношении окружающей среды, включая:

а. Солевой спрей

б. Ледообразование/температура наружного воздуха

в. Повреждение посторонним предметом

д. Чистота компрессора

эл. Срывы/скачки

ф. Запуск/остановка

7.9 ОПИШИТЕ следующие системы двигателя:

а. Система обнаружения льда

б. Система обнаружения и тушения пожара

в. Система зажигания

д. Система промывки водой

7.10 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

7.11 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

7.12 НЕ НАЗНАЧЕН; зарезервировано для использования в будущем

УЧЕБНОЕ ЗАДАНИЕ

1. См. информационный лист 60B-104.
1. Информационный лист плана 60B-104, используя вспомогательные цели урока 60B-104 в качестве руководства.
1. Ответы на учебные сценарии.

СЦЕНАРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Изучая будущую доску SWO, вы изучаете другие типы морских двигателей. Вы задаете себе несколько вопросов о газотурбинных двигателях.

1. Зная, что газотурбинный двигатель представляет собой открытый термодинамический цикл, каким образом двигатель преобразует энергию, запасенную в топливе и воздухе, в полезную работу в виде вращающегося воздушного винта?

После изучения вы явитесь на мостик к мидвахту как ДЖУД. Здесь тихо, поэтому вы смотрите на доску чтения сообщений OOD. Вы видите, что в этом районе есть несколько небольших песчаных бурь (вы в настоящее время находитесь в Персидском заливе), и что сообщение рекомендует всем кораблям с газовыми турбинами внимательно следить за состоянием своих воздушных фильтров / туманоуловителей.

2. Каково значение этого компонента? Если это не удается, двигатель OOC?

Просматривая поток сообщений, вы замечаете, что одного из FFG в вашей боевой группе нет рядом. Любопытно, вы спрашиваете OOD, знает ли она, куда они ушли, и она говорит вам, что им пришлось заехать в Бахрейн, чтобы заменить и двигатель из-за неисправной камеры сгорания.

3. Почему замена камеры сгорания LM2500 настолько сложна, что судно должно заходить в порт?

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛИСТ

ОСНОВНЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Информационный лист 64B-104I

ВВЕДЕНИЕ

С увеличением количества судов с газотурбинными двигателями становится важным понимание базовой конструкции и работы газотурбинной установки. Офицер надводных боевых действий также должен понимать последствия эксплуатации этих двигателей в морской среде.

ССЫЛКИ

(a) Руководство по силовой установке DD-963

(b) Эксплуатация морских газовых турбин (NAVEDTRA-10097)

 

ИНФОРМАЦИЯ

1. Обзор урока:
Газотурбинная установка представляет собой инновационную концепцию судовых электростанций. Суда ВМС США используют газотурбинные двигатели, производные от самолетов, как в качестве основного двигателя, так и в качестве корабельной электроэнергии. Высокая степень автоматизации установки достигается за счет интегрированной системы пультов управления и контроля.
2. Преимущества:
К преимуществам газотурбинной установки по сравнению с паровой установкой сопоставимой мощности относятся:
1. Снижение веса на 70%
   
2. Простота (меньше вспомогательных силовых установок)
   
3. Сокращение численности персонала из-за автоматизированного управления силовой установкой
   
4. Более быстрое время отклика
   
5. Более быстрое ускорение/торможение
   
3. Газовая турбина Принципы:
   
1. Компоненты базового газотурбинного двигателя включают:
   
1. Компрессор
   
2. Камера сгорания
   
3. Турбина
   
2. Рабочий цикл:
В газотурбинном двигателе сжатие, сгорание и расширение происходят непрерывно в разных камерах. Газотурбинные двигатели работают по циклу Брайтона (открытый цикл двигателя).

Рис. 1: Цикл Брайтона


1. Фаза впуска:
Наружный воздух всасывается в двигатель под действием компрессора. Давление, температура и объем остаются неизменными на протяжении всей фазы всасывания.

2. Фаза сжатия:
Всасываемый воздух механически сжимается. Давление и температура увеличиваются при соответствующем уменьшении объема. Механическая энергия, приводящая в действие компрессор, преобразуется в кинетическую энергию в виде сжатого воздуха.

3. Фаза горения:
Топливо впрыскивается в камеру сгорания и сжигается, превращая химическую энергию в тепловую в виде горячего расширяющегося газа. Объем и температура значительно увеличиваются, в то время как давление в камере сгорания остается постоянным.

4. Фаза расширения:
Тепловая энергия преобразуется в механическую по мере того, как горячие расширяющиеся газы из камеры сгорания вращают ротор турбины. Давление и температура уменьшаются, а объем увеличивается в фазе расширения.

5. Фаза выхлопа:
Горячие выхлопные газы отводятся через судовые воздухозаборники в атмосферу. Давление, температура и объем остаются неизменными на протяжении всей фазы выхлопа.

4. Компоненты газовой турбины:
   
1. Компрессоры: Существует два основных типа компрессоров газовых турбин.
   
1. Центробежный компрессор:
В этом компрессоре используется вращающаяся крыльчатка для всасывания всасываемого воздуха и его ускорения наружу посредством центробежной силы в диффузор. Он используется в небольших газовых турбинах и лучше всего подходит для низкого отношения давлений, когда общий диаметр двигателя не важен.

Рис. 2: Центробежный компрессор


2. Осевой компрессор:
Состоит из вращающихся и неподвижных лопаток. Воздух сжимается, когда он проходит в осевом направлении вдоль вала. Это обеспечивает большую эффективность и более высокие коэффициенты давления за счет многоступенчатой ​​конструкции. Ступень сжатия состоит из одного ряда вращающихся лопастей, за которым следует ряд неподвижных лопастей. Это наиболее распространенный тип компрессора, используемый в судовых газотурбинных двигателях.

Рис. 3: Осевой компрессор


3. Остановка компрессора:
Остановка или помпаж определяется как прерывание потока воздуха через компрессор. Остановка на работающем двигателе может привести к серьезному повреждению двигателя из-за чрезмерных вибраций и перегрева секции камеры сгорания. Для предотвращения остановки компрессора двигатели оснащены перепускными клапанами компрессора или лопатками компрессора с изменяемой геометрией. Спускные клапаны выпускают воздух из компрессора во время запуска, а регулируемые лопасти компрессора регулируют поток воздуха, чтобы избежать турбулентности, тем самым предотвращая остановку компрессора.

2. Камеры сгорания:
Камера сгорания смешивает сжатый воздух с топливом и сжигает смесь для получения горячего расширяющегося газа. Существует три основных типа топочных устройств.

1. Банка:
Отдельные банки горелок установлены по периметру двигателя. Каждая банка представляет собой отдельную камеру сгорания и вкладыш, получающий собственную подачу топлива.

1. Преимущество: простая замена
   
2. Недостатки — Неэффективность, более слабая конструкция
   

Рис. 4: Камера сгорания баночного типа


2. Кольцевая:
Одна большая камера сгорания в корпусе двигателя. Несколько топливных форсунок образуют сплошное «огненное кольцо». Этот тип используется на LM2500.

1. Преимущества: Самый эффективный, самый прочный элемент рамы двигателя.
   
2. Недостаток: Для ремонта или замены требуется полная разборка двигателя.
   

Рис. 5: Кольцевая камера сгорания


3. Кольцевой баллон:
Этот гибридный тип использует несколько отдельных баллонов с отдельными топливными форсунками, которые получают воздух из общего кольцевого корпуса (Allison 501-K17).

1. Преимущества: Прочный, легко заменяемый.
   
2. Недостаток: менее эффективен, чем кольцевая камера сгорания.
   

Рис. 6: Кольцевая камера сгорания


3. Турбина:


1. Энергия:
Тепловая энергия горячих расширяющихся газов камеры сгорания преобразуется в механическую энергию путем вращения турбинного колеса.

2. Конструкция:
Состоит из стационарных лопаток (сопел) и вращающихся лопаток. Ступень турбины представляет собой один ряд сопел и один ряд лопаток.

4. Узел привода вспомогательных агрегатов:
Узел привода вспомогательных агрегатов приводится в действие компрессором через конические шестерни. Привод вспомогательных агрегатов используется для привода компонентов, чтобы сделать двигатель самодостаточным. Общие аксессуары включают такие компоненты, как насосы для смазочного масла и топливного масла.

5. Двигатели:
   
1. Два основных типа, используемые в ВМС США:
   
1. Одновальный двигатель:
Одновальные двигатели имеют один вал, который проходит через весь двигатель. На этом валу крепятся все вращающиеся части двигателя. Удлинение того же вала, узел отбора мощности, приводит в движение нагрузку. В основном этот тип двигателя используется там, где требуется постоянная скорость, например, для производства электроэнергии. Для этого используется двигатель Allison 501-K17.

Рис. 7: Ротор турбины


2. Двигатель с разъемным валом:
Двигатель разделен на две основные секции: газогенератор и секцию силовой турбины. Секция газогенератора состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины высокого давления (ВД). Целью газогенератора является производство горячего расширяющегося газа для использования в силовой турбине. Силовая турбина аэродинамически связана с газогенератором, но два вала не связаны механически. Силовая турбина преобразует тепловую энергию газогенератора в механическую энергию для привода нагрузки.

1. Выходная скорость изменяется за счет управления скоростью газогенератора, которая определяет количество выхлопных газов, направляемых на силовую турбину.
   
Газотурбинные двигатели с разъемным валом
2. , такие как LM2500, подходят для главных силовых установок. Преимущества этого приложения:
   
1. Газогенератор более чувствителен к требованиям нагрузки, поскольку работа компрессора не ограничивается нагрузкой на силовую турбину.
   
2. Секция газогенератора и секция силовой турбины работают на скоростях, близких к их наиболее эффективным, во всем диапазоне нагрузок.
   
2. Система воздухозаборника газовой турбины:


1. Высокая шляпа Ассамблея:


. .

1. Влагоотделители (жалюзи и сетчатые экраны):
Влагоотделители удаляют капли воды и грязь из всасываемого воздуха, чтобы предотвратить эрозию компонентов компрессора. Электрические ленточные нагреватели предотвращают образование льда на жалюзи.

2. Двери для вдува:
Двери для вдува устанавливаются для предотвращения недостатка воздуха в двигателе при загрязнении влагоотделителей.

1. Эти двери срабатывают автоматически при повышении перепада давления воздуха на влагоотделителях.
   
2. В открытом состоянии впускной воздух обходит забитые влагоотделители и подает нефильтрованный воздух в двигатель, чтобы предотвратить воздушное голодание двигателя.
   

Рис. 8: Высокая шляпа в сборе


2. Впускной канал:


1. Назначение:
Впускной канал обеспечивает подачу воздуха для горения двигателя и охлаждающего воздуха для модуля.

2. Система охлаждения модуля:
Система охлаждения модуля направляет часть всасываемого воздуха в корпус двигателя для вентиляции модуля и внешнего охлаждения двигателя. Охлаждающий воздух модуля закручивается вокруг двигателя, отводя тепло и вентилируя модуль, прежде чем выйти через небольшой воздушный зазор вокруг задней части силовой турбины. Выхлоп работающих двигателей вызывает эффект эжектора, втягивая охлаждающий модуль воздух в выхлопной канал.


Рис. 9: Впускной воздуховод GTM


3. Противообледенительный коллектор:


1. Назначение:
Противообледенительный коллектор предназначен для подачи горячего отбираемого воздуха во впускной патрубок под каналом охлаждающего воздуха модуля для предотвращения образования льда.

2. Обледенение:
Обледенение может возникнуть во впускном канале, когда температура наружного воздуха падает до 38 ^o F. Сигнал обледенения загорается при 41 ^o F при влажности 70 % для предупреждения оператора об образовании льда на воздухозаборнике.

3. Эффекты:
Обледенение на входе компрессора может ограничивать поток воздуха, вызывая остановку двигателя, а также представляет серьезную опасность повреждения двигателя посторонними предметами (FOD).

4. Датчики:
Датчик обнаружения льда, расположенный во впускной камере, выдает аварийный сигнал, предупреждающий оператора о возможности образования льда на воздухозаборнике.

5. Управление:
Противообледенительная воздушная система активируется вручную вахтенными и контролируется для предотвращения образования льда.

4. Глушители:


1. Расположение:
Впускные глушители расположены посередине впускного канала для снижения воздушного шума.

2. Конструкция:
Глушители состоят из вертикальных пластин из звукопоглощающего материала, заключенных в перфорированные листы из нержавеющей стали.

3. Модуль воздуховода охлаждения:
Канал охлаждающего воздуха модуля содержит единственный глушитель в форме пули для подавления шума, создаваемого охлаждающим воздухом.

5. Компенсатор
: Компенсатор представляет собой резиновый чехол, соединяющий впускной канал с впускной камерой модуля. Это предотвращает передачу шума модуля на корпус корабля.

3. Базовый корпус газовой турбины LM2500 в сборе (модуль):


1. Описание:
Базовый корпус в сборе состоит из модуля корпуса (26 футов x 8 футов x 9 футов) на амортизирующем основании.

1. Основание модуля:
Основание представляет собой изготовленную из двутавровой балки стальную раму с креплениями для крепления двигателя.

2. Проходки:
Сервисные патрубки проходят через основание для всех сервисов двигателя, таких как электричество, воздух, масло, топливо, CO ₂ или Галон .

3. Защита:
Корпус имеет тепловую и акустическую изоляцию, что обеспечивает двигателю контролируемую среду.
1. Впускная камера: передняя часть модуля отделена от кожуха двигателя перегородкой. Впускная камера считается чистой частью модуля. В этой области на передней части двигателя установлен экран FOD на входе газовой турбины, чтобы предотвратить попадание крупных посторонних предметов в компрессор.
   

Рис. 10: Сборка модуля GTM


2. Кожух двигателя: Кожух содержит сам двигатель и выпускной патрубок, а также получает воздух из канала охлаждения модуля. Доступ к двигателю обеспечивается через боковую дверь и верхний люк.
   
2. Система обнаружения и тушения пожара:
Система обнаружения и тушения пожара обеспечивает автоматическую противопожарную защиту газотурбинного двигателя и модуля.

Рис. 11: Сборка основания модуля


1. Компоненты системы обнаружения пожара включают:


1. Ультрафиолетовые датчики пламени, которые обнаруживают пламя в зоне камеры сгорания.
   
2. Температурные датчики, установленные на 400 ^o F для обнаружения возгораний вне зоны видимости УФ-детекторов.
   
3. Ручная кнопка «ПОЖАР» — может использоваться вахтенным для включения пожарной системы.
   
2. Компоненты системы пожаротушения включают:


1. Блок первичного CO ₂ баллона для быстрого затопления модуля.
   
2. Блок вторичного CO ₂ для поддержания инертной атмосферы в модуле при необходимости.
   
3. A CO ₂ Переключатель запрета разблокировки, расположенный на пультах управления. Этот переключатель позволяет оператору остановить автоматический выпуск основного CO ₂ в модуль в случае ложного срабатывания тревоги или наличия персонала в модуле.
   
4. Электронный сигнал пожарной остановки, используемый для остановки двигателя при обнаружении возгорания ультрафиолетовыми датчиками пламени, термовыключателями или кнопкой пожарной сигнализации с ручным управлением. Этот сигнал активирует последовательность пожарной остановки. Противопожарная остановка инициирует следующие действия:
   
1. Сигнализация «ПОЖАР» на пультах управления.
   
2. Прикрепляет топливо к двигателю.
   
3. Останавливает вентилятор охлаждения модуля и закрывает вентиляционную заслонку.
   
4. Выпускает CO ₂ после 20-секундной задержки.
   

Указание по технике безопасности: При входе в модуль убедитесь, что система пожаротушения отключена, а на модуле и пультах управления вывешены таблички, предупреждающие о том, что в модуле находится персонал.

Примечание: FFG оснащены системами галона.


4. Система выхлопных каналов:


1. Функция:
Направляет выхлопные газы двигателя в атмосферу, снижая тепловыделение и шум выхлопа.

2. Выпускной коллектор:
Выпускной патрубок направляет выхлопные газы в выхлопной патрубок. Зазор между выхлопным коленом и корабельным всасывающим патрубком вызывает эффект эжектора, втягивающий охлаждающий модуль воздух в выхлопной патрубок.

3. Впускной воздуховод:
Выпускной воздуховод изолирован для контроля тепла и шума при выходе выхлопных газов в атмосферу.

4. Шумоглушение:
Пластинчатый глушитель расположен в центре воздуховода. Эти глушители такие же, как и во впускном канале, но установлены стационарно.

5. Вытяжные эжекторы:
Выпускные эдукторы расположены на самом верхнем конце вытяжного канала. Выхлопные эдукторы охлаждают выхлопные газы, смешивая их с холодным окружающим воздухом, чтобы уменьшить инфракрасную сигнатуру корабля.

6. Система подавления инфракрасного излучения пограничным слоем (BLISS):
Колпачки Bliss устанавливаются в верхней части каждой смесительной трубы для дополнительного охлаждения отработанного воздуха путем смешивания его со слоями окружающего воздуха. Это достигается за счет использования нескольких жалюзи, расположенных под углом для создания эффекта эдуктора. Это позволяет холодному окружающему воздуху смешиваться с горячими выхлопными газами.


Рис. 12: Выхлопная система GTM


5. Система промывки водой:


1. Назначение:
Используется для удаления грязи и солевых отложений с лопаток компрессора.

2. Компоненты:
Состоит из бака на 40 галлонов и стационарно установленного трубопровода для подачи промывочного раствора на вход компрессора.

3. Процедура:
В соответствии с PMS компрессор необходимо промывать для поддержания эффективности и предотвращения остановки компрессора.


Рис. 13: Система промывки водой


6. Отбираемый воздух:


1. Источники:
Отбираемый заказчиком воздух отбирается из последней ступени компрессора на газотурбинных генераторах (ГТГ) и газотурбинных магистралях (ГТМ)

2. Пользователи отбираемого воздуха: (СПАМ):
   
1. Пуск или приведение в действие других газовых турбин.
   
2. Воздух прерий для глушения шума пропеллеров.
   
3. Противообледенительный воздух для предотвращения обледенения воздухозаборника.
   
4. Маскер воздуха для маскировки корпусных шумов главного двигателя.
   

Рис. 14: Основные вращающиеся детали LM2500


7. LM2500 Газо -турбинный двигатель Сборка:


1. Компоненты газового генератора:


1. СОЗДАНИЕ СОЗДАНИЯ. Ротор компрессора: 16 ступеней подвижных лопаток, приводимых в движение турбиной высокого давления.
   
2. Статор компрессора: корпус компрессора, содержащий одну ступень входных направляющих лопаток (IGV), шесть ступеней регулируемых лопаток статора (VSV) и 10 ступеней неподвижных лопаток статора.
   
1. IGV и лопатки статора 1-6 имеют переменную геометрию. Угол атаки лопастей можно изменить, чтобы компрессор не заглох.
   
2. Отбираемый воздух извлекается из компрессора для использования в корабельной системе отбора воздуха и для внутреннего использования в двигателе.
   
2. Камера сгорания:


1. Камера сгорания кольцевого типа с 30 топливными форсунками и 2 искровыми запальниками.
   
2. Около 30% воздуха из компрессора смешивается с топливом для поддержки горения. Остальные 70% используются для охлаждения и центрирования пламени внутри футеровки сгорания.
   
3. Система зажигания производит искру высокой интенсивности для воспламенения топливно-воздушной смеси во время последовательности запуска. После запуска двигателя воспламенители больше не нужны и будут обесточены.
   
3. Секция турбины высокого давления:


1. Турбина высокого давления извлекает достаточно энергии из горячих расширяющихся газов для привода компрессора и вспомогательного привода.
   
2. Турбина высокого давления представляет собой двухступенчатую осевую турбину, которая механически соединена с ротором компрессора.
   
3. Турбина высокого давления использует примерно 65% тепловой энергии камеры сгорания для привода компрессора и агрегатов, установленных на двигателе.
   
4. Привод вспомогательных агрегатов в сборе:


1. Приводится через вал ротора компрессора через впускной редуктор, радиальный приводной вал и раздаточный редуктор.
   
2. Вспомогательный редуктор обеспечивает монтаж топливного насоса, насоса смазочного масла, воздушно-масляного сепаратора и пневматического стартера.
   
8. Силовая турбина:


1. Конструкция:
Силовая турбина представляет собой шестиступенчатую осевую турбину. Силовая турбина извлекает оставшиеся 35% полезной энергии и использует ее для привода главного редуктора. Силовая турбина приводит в движение редуктор через высокоскоростной гибкий соединительный вал и узел сцепления. Высокоскоростная гибкая муфта компенсирует радиальное и осевое смещение между GTM и главным редуктором.