Газотурбинный двигатель на самолете: Авиационные газотурбинные двигатели

Содержание

Авиационные газотурбинные двигатели

Всем привет! В этой статье я хочу рассказать о том, как работают авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Я постараюсь сделать это наиболее простым и понятным языком.

Авиационные ГТД можно можно разделить на:

  • турбореактивные двигатели (ТРД)
  • двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
  • Турбовинтовые двигатели (ТВД)
  • Турбовальные двигатели (ТВаД)

Притом, ТРД и ТРДД могут содержать в себе форсажную камеру, в таком случае они будут ТРДФ и ТРДДФ соответственно. В этой статье мы их рассматривать не будем.

Начнём с турбореактивных двигателей.

Турбореактивные двигатели

Такой тип двигателей был создан в первой половине 20-го века и начал находить себе массовое применение к концу Второй мировой войны. Первым в мире серийным турбореактивным самолетом был немецкий Me.262. ТРД были популярны вплоть до 60-ых годов, после чего их стали вытеснять ТРДД.


Современная фотография Me-262, сделанная в 2016 году

Самый простой турбореактивный двигатель включает в себя следующие элементы:

  • Входное устройство
  • Компрессор
  • Камеру сгорания
  • Турбину
  • Реактивное сопло (далее просто сопло)

Можно сказать, что это минимальный набор для нормальной работы двигателя.

А теперь рассмотрим что для чего нужно и зачем.

Входное устройство — это расширяющийся* канал, в котором происходит подвод воздуха к компрессору и его предварительное сжатие. В нём кинетическая энергия входящего воздуха частично преобразуется в давление.

*здесь и дальше мы будем говорить про дозвуковые скорости. На сверхзвуковой скорости физика меняется, и там все совсем не так.

Компрессор — это устройство, в котором происходит повышение давление воздуха. Компрессор можно характеризовать такой величиной, как степень повышения давления. В современных двигателях оно уже начинает переступать за 40 единиц. Кроме того, в нем увеличивается температура (может быть, где-то до 400 градусов Цельсия).

Камера сгорания — устройство, в котором к сжатому воздуху (после компрессора) подводится тепло из-за горения топлива. Температура в камере сгорания очень высокая, может достигать 2000 градусов Цельсия. Вам может показаться, что давление газа в камере тоже сильно увеличивается, но это не так. Теоретически принято считать, что подвод тепла осуществляется при постоянном давлении. В реальности оно немного падает из-за потерь (проблема несовершенства конструкции).

Турбина — устройство, превращающее часть энергии газа после камеры сгорания в энергию привода компрессора. Так как турбины используются не только в авиации, можно дать более общее определение: это устройство, преобразующее внутреннюю энергию рабочего тела (в нашем случае рабочее тело — это газ) в механическую работу на валу. Как вы могли понять, турбина и компрессор находятся на одном валу и жестко связаны между собой. Если в компрессоре происходит повышение давления газа, то в турбине, наоборот, понижение, то есть газ расширяется.

Сопло — суживающийся канал, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую (оставшийся запас энергии газа после турбины). Как и в турбине, в сопле происходит расширение газа. Образуется струя, которая, вытекая из сопла, движет самолёт.

С основными элементами разобрались. Но все равно не очень понятно как оно работает? Тогда давайте ещё раз и коротко.

Воздух из атмосферы попадает во входное устройство, где немного сжимается и поступает в компрессор. В компрессоре давление воздуха растёт ещё сильнее, растёт и температура. После компрессора воздух поступает в камеру сгорания и, смешиваясь там с топливом, воспламеняется, что приводит к сильному возрастанию температуры, при, можно сказать, постоянном давлении. После камеры сгорания горячий сжатый газ попадает в турбину. Часть энергии газа расходуется на вращение компрессора турбиной (чтобы он мог выполнять свою функцию, описанную выше), другая часть энергии расходуется на, нужное нам, движение самолёта, из-за того, что газ, пройдя турбину, превращается в реактивную струю в сопле и вырывается из него (сопла) в атмосферу. На этом цикл завершается. Конечно, в реальности все процессы цикла проходят непрерывно.

Такой цикл называется циклом Брайтона, или термодинамическим циклом с непрерывным характером рабочего процесса и подводом тепла при постоянном давлении. По такому циклу работают все ГТД.


Цикл Брайтона в P-V координатах

Н-В — процесс сжатия во входном устройстве
В-К — процесс сжатия в компрессоре
К-Г — изобарический подвод тепла
Г-Т — процесс расширения газа в турбине
Г-С — процесс расширения газа в сопле
С-Н — изобарический отвод тепла в атмосферу


Схематичная конструкция турбореактивного двигателя, где 0-0 — ось двигателя

ТРД может иметь и два вала. В таком случае компрессор состоит из компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), а подвод работы будут осуществлять турбина низкого давления (ТНД) и турбина высокого давления (ТВД) соответственно. Такая схема более выгодная газодинамически.


Реальный двигатель такого вида в разрезе

Мы рассмотрели принцип работы самой простой схемы авиационного газотурбинного двигателя. Естественно, на современных «Эйрбасах и Боингах» устанавливаются ТРДД, конструкция которых заметно сложнее, но работает все по таким же законам. Давайте рассмотрим их.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

ТРДД, прежде всего, отличается от ТРД тем, что имеет два контура: внешний и внутренний. Внутренний контур содержит в себе то же самое, что и ТРД: компрессор (разделенный на КНД и КВД), камеру сгорания, турбину (разделенную на ТВД и ТНД) и сопло. Внешний контур представляет собой канал, с соплом в конце. В нем нет ни камеры сгорания, ни турбины. Перед обоими контурами (сразу после входного устройства двигателя) стоит ступень компрессора, работающая на оба контура.

Не очень понятная картина выходит, да? Давайте разберемся как оно работает.


Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя

Воздух, попадающий в двигатель, пройдя через первую ступень компрессора низкого давления, разбивается на два потока. Одна часть воздуха идет по внутреннему контуру, где происходят те же процессы, которые были описаны, когда мы разбирали ТРД. Вторая часть воздуха попадает во внешний контур, получив энергию от первой ступени КНД (та, которая работает на два контура). Во внешнем контуре энергия воздуха тратится только на преодоление гидравлических потерь (за счёт трения). В конце этот воздух попадает в сопло внешнего контура, создавая огромную тягу. Тяга, созданная внешним контуром, может составлять 80% тяги всего двигателя.

Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц.
Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.


ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор

На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)


Д-18Т в разрезе изнутри

Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.

На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.

Турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель, как и турбореактивный, относится к газотурбинным двигателям. И работает он почти как турбореактивный. Элементарный турбовинтовой двигатель состоит из уже знакомых нам элементов: компрессора, камеры сгорания, турбины и сопла. К ним добавляются редуктор и винт.

Принцип работы работы такой же, как у турбореактивного, с разницей в том, что практически вся энергия газа расходуется на турбине на вращение компрессора и на вращение винта через редуктор (здесь винт и редуктор находятся на одном валу с компрессором). Винт создаёт основную долю тяги. Оставшаяся, после турбины, часть энергии направляется в сопло, образуя реактивную тягу, но она мала, может составлять десятую часть от общей. Редуктор в этой схеме нужен для того, чтобы понизить обороты и передать момент, так как турбина может вращаться с очень высокой частотой, например, 10000 оборотов в минуту, а винту нужно только 1500. И винт достаточно тяжелый.


Схематичная конструкция ТВД

Но бывает и другая схема турбовинтовых двигателей: со свободной турбиной.
Её суть в том, что за обычной турбиной компрессора ставится отдельная турбина, которая механически не связана с турбиной компрессора. Такая турбина называется свободной. Связь между турбиной компрессора и свободной турбиной только газодинамическая. От свободной турбины идёт отдельный вал, на который устанавливаются редуктор с винтом. Все остальное работает так же, как и в первом случае. Большинство современных двигателей выполняют именно по такой схеме. Одним из плюсов такой схемы является возможность использования двигателя на земле, как вспомогательную силовую установку (ВСУ), не приводя винт в движение.


Схематичная конструкция ТВД со свободной турбиной

Хочу отметить, что не нужно смотреть на турбовинтовые двигатели как на малоэффективный пережиток прошлого. Я несколько раз слышал такие высказывания, но они неверны. Турбовинтовой двигатель в некоторых случаях обладает наивысшим КПД, как правило, на самолетах с не очень большими скоростями (например, на 500 км/ч), притом, самолет может быть внушительных размеров. В таком случае, турбовинтовой двигатель может быть в разы выгоднее, рассмотренного ранее, турбореактивного двигателя.

На этом про турбовинтовые двигатели можно заканчивать. Мы потихоньку подошли к понятию турбовального двигателя.

Турбовальный двигатель

Должно быть, большинство читателей здесь вообще впервые слышат такое название. Такой тип двигателей устанавливается на вертолёты.
Турбовальный двигатель очень схож с турбовинтовым двигателем со свободной турбиной. Он также состоит из компрессора, камеры сгорания, турбины компрессора, далее идёт свободная турбина, связанная со всем предыдущем только газодинамически. А вот реактивную тягу такой двигатель не создаёт, реактивного сопла у него нет, только выхлоп. Свободная турбина имеет свой вал, который соединяется к главному редуктору вертолёта (несущего винта). Да, у всех известных мне вертолетов есть такой редуктор, и, как правило, он внушительных размеров. Дело в том, что обороты несущего винта вертолёта очень низкие. Если у самолета, как я писал выше, они могут достигать 1500 об/мин, то у вертолёта, например у Ми-8, всего 193 об/мин.

А обороты двигателя у вертолёта зачастую очень высокие (из-за небольших размеров), и понижать их приходится в сотню и более раз. Бывает такое, что редуктор стоит и на двигателе, и на самом вертолете, например, у Ми-2 и его двигателя ГТД-350.


Схематичная конструкция турбовального двигателя


Двигатель ТВ3-117 от вертолета Ми-8. Справа видны выхлопная труба и приводной вал

Итак, мы рассмотрели четыре типа газотурбинных двигателей. Надеюсь, мой текст был понятен и полезен для вас. Все вопросы и замечания можете писать в комментариях.

Спасибо за внимание

Газотурбинный двигатель принцип работы: описание, характеристики

Автор Почемучка На чтение 18 мин. Просмотров 181

Принципиальная схема двухвального газотурбинного двигателя с теплообменником

Принципиальная схема двухвального газотурбинного двигателя с теплообменником

Принципиальная схема газотурбинного двигателя со свободно-поршневым генератором газа

Таким образом, КПД лучших образцов турбин не уступает КПД дизелей. Не случайно поэтому количество экспериментальных газотурбинных автомобилей различного типа возрастает с каждым годом. Все новые фирмы в различных странах объявляют о своих работах в этой области.

Схема реального газотурбинного двигателя

Газовую турбину не устанавливают на легковые автомобили, прежде всего из-за постоянной нужды в ограничении температуры газов, которые поступают на турбинные лопатки. Вследствие этого понижается КПД аппарата и повышается потребление горючего.

Устройство и принцип работы агрегата

По своей конструкции движок не очень сложный, он представлен камерой сгорания, где оборудованы форсунки и свечи зажигания, которые необходимы для подачи горючего и добычи искрового заряда. Компрессор оснащен на валу вместе с колесом, обладающим особыми лопатками.

Помимо этого мотор состоит из таких составляющих как — редуктор, канал впуска, теплообменник, игла, диффузор и выпускной трубопровод.

Во время вращения компрессорного вала, воздушный поток, поступающий через канал впуска, захватывается его лопастями. После увеличения скорости компрессора до пятисот м в секунду, он нагнетается в диффузор. Скорость у воздуха на выходе диффузора снижается, но давление увеличивается. Затем воздушный поток оказывается в теплообменнике, где происходит его нагрев за счет отработанных газов, а после этого воздух подается в камеру сгорания.

Вместе с ним туда попадает горючее, которое распыляется через форсунок. После того как топливо перемешивается с воздухом, создается топливно-воздушная смесь, которая загорается благодаря искре получаемой от свечи зажигания. Давление в камере при этом начинает увеличиваться, а турбинное колесо приводится в действие за счет газов попадающих на лопатки колеса.

В итоге осуществляется передача крутящего момента колеса на трансмиссию авто, а отходящие газы выбрасываются в атмосферу.

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

А теперь подробней о конструкции. Четыре вышеперечисленных процесса происходят в двигателе, который изображен на упрощенной схеме под номерами:

  • забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
  • сжатие – 2 (компрессор)
  • смешивание и воспламенение – 3 (камера сгорания)
  • выхлоп – 5 (выхлопное сопло)
  • Загадочная секция под номером 4 называется турбиной. Это неотъемлемая часть любого газотурбинного двигателя, ее предназначение – получение энергии от газов, которые выходят после камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), который и приводит в действие.

Таким образом получается замкнутый цикл. Воздух входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, которые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая может быть использована разными способами.

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

  • турбореактивные
  • турбовинтовые
  • турбовентиляторные
  • турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, является турбореактивным. Можно сказать «чистым» газотурбинным, ведь газы после прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и таким образом толкают самолет вперед. Такие двигатели сейчас используются в основном на высокоскоростных боевых самолетах.

Турбовальные двигатели практически идентичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, который соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в действие абсолютно что угодно. Такие двигатели используются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в действие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки сейчас имеют даже танки – Т-80 и американский «Абрамс».

Газотурбинные двигатели имеют классификацию также по другим при знакам:

  • по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
  • по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
  • по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
  • по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
  • по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

Особенностью турбореактивных двигателей с центробежным компрессором является конструкция компрессоров. Принцип работы подобных двигателей аналогичен двигателям с осевым компрессором.

  • турбореактивные двигатели (ТРД)
  • двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
  • Турбовинтовые двигатели (ТВД)
  • Турбовальные двигатели (ТВаД)

Притом, ТРД и ТРДД могут содержать в себе форсажную камеру, в таком случае они будут ТРДФ и ТРДДФ соответственно. В этой статье мы их рассматривать не будем.

Турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель, как и турбореактивный, относится к газотурбинным двигателям. И работает он почти как турбореактивный. Элементарный турбовинтовой двигатель состоит из уже знакомых нам элементов: компрессора, камеры сгорания, турбины и сопла. К ним добавляются редуктор и винт.


Схематичная конструкция ТВД


Схематичная конструкция ТВД со свободной турбиной

Хочу отметить, что не нужно смотреть на турбовинтовые двигатели как на малоэффективный пережиток прошлого. Я несколько раз слышал такие высказывания, но они неверны.
Турбовинтовой двигатель в некоторых случаях обладает наивысшим КПД, как правило, на самолетах с не очень большими скоростями (например, на 500 км/ч), притом, самолет может быть внушительных размеров. В таком случае, турбовинтовой двигатель может быть в разы выгоднее, рассмотренного ранее, турбореактивного двигателя.

На этом про турбовинтовые двигатели можно заканчивать. Мы потихоньку подошли к понятию турбовального двигателя.

Powering your potential. Компания Kawasaki стремится предоставлять клиентам уникальные бизнес-решения с использованием наших инновационных технологий для удовлетворения разнообразных общественных потребностей во всем мире. Kawasaki «работает как единое целое на благо планеты».

Самый основной тип газовой турбины — создающий тягу реактивной струей, он же самый простой по конструкции.
Этот двигатель подходит для самолетов, летающих на высокой скорости, и используется в сверхзвуковых самолетах и реактивных истребителях.

У этого типа есть отдельная турбина за турбореактивным двигателем, которая вращает большой вентилятор впереди. Этот вентилятор увеличивает поток воздуха и тягу.
Этот тип малошумен и экономичен на дозвуковых скоростях, поэтому газовые турбины именно этого типа используются для двигателей пассажирских самолётов.

Эта газовая турбина выдает мощность как крутящий момент, причем у турбины и компрессора общий вал. Часть полезной мощности турбины идет на вращение вала компрессора, а остальная энергия передается на рабочий вал.
Этот тип используют, когда нужна постоянная скорость вращения, например — как привод генератора.

* Итак, подача воздуха, а в дальнейшем и топливно-воздушной смеси. В сжатом виде атмосферный воздух из компрессора попадает в камеру сгорания. Куда и поступает топливо, в итоге получаем топливную смесь, которой выделяется очень много энергии во время процесса сгорания.

Принцип работы газотурбинного двигателя

Максимальное давление определяется максимальной скорость вращения лопаток турбинных, которое необходимо достигнуть для того, чтобы получить наивысшее значение мощности мотора. Как правило, при этом, чем меньше размеры и вес двигателя, частота вращения его вала должна быть тем выше, для того, чтобы поддерживать максимальную скорость турбинных лопаток. Это в силу их малой инерционности – чем меньше ГТД, то есть газотурбинный двигатель, тем больше вращение вала – чтобы компенсировать меньшие размеры и вес.

• использованием рабочего тела в круговом процессе — разомкнутые и замкнутые системы;

Принцип работы газотурбинного двигателя

Газотурбинный двигатель (ГТД) представляет собой разновидность теплового двигателя, в конструкции которого имеются лопаточные машины. Особенностью работы является то, что превращение энергии горящего топлива в механическую работу происходит в нем непрерывно.

В ГТД составные части рабочего цикла, включающего сжатие воздуха, отвод теплоты к рабочему телу и расширение, разобщены между собой и протекают в разных местах.

Газотурбинный двигатель может быть использован в качестве теплового двигателя на газотурбовозах и самолетах.

Газотурбинный двигатель может работать на любом виде и сорте топлива (жидкое, твердое и газообразное).

На сегодняшний день известно много конструкций и схем ГТД, отличающихся друг от друга следующими параметрами:

• условиями сжигания топлива — с внутренним и внешним сжиганием;

• использованием рабочего тела в круговом процессе — разомкнутые и замкнутые системы;

• количеством валов — одновальные, двух- и многовальные.

Рис. 2. Принципиальная схема одновального газотурбинного двигателя:

1 — корпус газовой турбины; 2 — рабочее колесо газовой турбины; 3 — топливный насос; 4 — свободный вал; 5— воздушный компрессор; 6 — воздухозаборное устройство воздушного компрессора; 7— электрическая свеча зажигания; 8— камера сгорания; 9 — направляющий аппарат; 10 — газоотвод; II — потребитель мощности; 12 — пусковой двигатель

В установках СПГГ обычно используется низкосортное топливо. Турбина работает на газе с относительно невысокой температурой (500. 600 °С), поэтому для изготовления лопаток может быть использован менее жаропрочный материал. КПД таких установок достигает 35 %, однако они имеют увеличенную массу и габариты по сравнению с дизелями с газотурбинным наддувом.

Существуют проектные разработки и попытки создания локомотивных газотурбинных двигателей на твердом или пылевидном топливе.

Газотурбинная установка компактна, обладает малой массой на единицу мощности, не содержит деталей с возвратно-поступательным движением, которое приводит к более быстрому износу двигателя, отличается малыми затратами на содержание оборудования. Она может работать без потребления воды, в ней легко полная автоматизация процессов, имеется реальная возможность для сжигания в камере сгорания различных видов топлива, а также имеет относительно постоянный вращающий момент на валу отбора мощности.

Существуют три типа газотурбинных двигателей: турбореактивные, турбореактивные двухконтурные и турбовинтовые. Рассмотрим принцип работы каждого типа двигателя.

Турбовальный двигатель

Всем привет! В этой статье я хочу рассказать о том, как работают авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Я постараюсь сделать это наиболее простым и понятным языком.

Авиационные ГТД можно можно разделить на:

  • турбореактивные двигатели (ТРД)
  • двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
  • Турбовинтовые двигатели (ТВД)
  • Турбовальные двигатели (ТВаД)

Притом, ТРД и ТРДД могут содержать в себе форсажную камеру, в таком случае они будут ТРДФ и ТРДДФ соответственно. В этой статье мы их рассматривать не будем.

Начнём с турбореактивных двигателей.

Турбореактивные двигатели

Такой тип двигателей был создан в первой половине 20-го века и начал находить себе массовое применение к концу Второй мировой войны. Первым в мире серийным турбореактивным самолетом был немецкий Me.262. ТРД были популярны вплоть до 60-ых годов, после чего их стали вытеснять ТРДД.


Современная фотография Me-262, сделанная в 2016 году

Самый простой турбореактивный двигатель включает в себя следующие элементы:

  • Входное устройство
  • Компрессор
  • Камеру сгорания
  • Турбину
  • Реактивное сопло (далее просто сопло)

Можно сказать, что это минимальный набор для нормальной работы двигателя.

А теперь рассмотрим что для чего нужно и зачем.

Входное устройство — это расширяющийся* канал, в котором происходит подвод воздуха к компрессору и его предварительное сжатие. В нём кинетическая энергия входящего воздуха частично преобразуется в давление.

*здесь и дальше мы будем говорить про дозвуковые скорости. На сверхзвуковой скорости физика меняется, и там все совсем не так.

Компрессор — это устройство, в котором происходит повышение давление воздуха. Компрессор можно характеризовать такой величиной, как степень повышения давления. В современных двигателях оно уже начинает переступать за 40 единиц. Кроме того, в нем увеличивается температура (может быть, где-то до 400 градусов Цельсия).

Камера сгорания — устройство, в котором к сжатому воздуху (после компрессора) подводится тепло из-за горения топлива. Температура в камере сгорания очень высокая, может достигать 2000 градусов Цельсия. Вам может показаться, что давление газа в камере тоже сильно увеличивается, но это не так. Теоретически принято считать, что подвод тепла осуществляется при постоянном давлении. В реальности оно немного падает из-за потерь (проблема несовершенства конструкции).

Сопло — суживающийся канал, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую (оставшийся запас энергии газа после турбины). Как и в турбине, в сопле происходит расширение газа. Образуется струя, которая, вытекая из сопла, движет самолёт.

С основными элементами разобрались. Но все равно не очень понятно как оно работает? Тогда давайте ещё раз и коротко.

Такой цикл называется циклом Брайтона, или термодинамическим циклом с непрерывным характером рабочего процесса и подводом тепла при постоянном давлении. По такому циклу работают все ГТД.


Цикл Брайтона в P-V координатах

Н-В — процесс сжатия во входном устройстве
В-К — процесс сжатия в компрессоре
К-Г — изобарический подвод тепла
Г-Т — процесс расширения газа в турбине
Г-С — процесс расширения газа в сопле
С-Н — изобарический отвод тепла в атмосферу


Схематичная конструкция турбореактивного двигателя, где 0-0 — ось двигателя

ТРД может иметь и два вала. В таком случае компрессор состоит из компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), а подвод работы будут осуществлять турбина низкого давления (ТНД) и турбина высокого давления (ТВД) соответственно. Такая схема более выгодная газодинамически.


Реальный двигатель такого вида в разрезе

Мы рассмотрели принцип работы самой простой схемы авиационного газотурбинного двигателя. Естественно, на современных «Эйрбасах и Боингах» устанавливаются ТРДД, конструкция которых заметно сложнее, но работает все по таким же законам. Давайте рассмотрим их.

Двухконтурный турбореактивный двигатель


Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя

Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц.
Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.


ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор

На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)


Д-18Т в разрезе изнутри

Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.

На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.

Турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель, как и турбореактивный, относится к газотурбинным двигателям. И работает он почти как турбореактивный. Элементарный турбовинтовой двигатель состоит из уже знакомых нам элементов: компрессора, камеры сгорания, турбины и сопла. К ним добавляются редуктор и винт.


Схематичная конструкция ТВД со свободной турбиной

Хочу отметить, что не нужно смотреть на турбовинтовые двигатели как на малоэффективный пережиток прошлого. Я несколько раз слышал такие высказывания, но они неверны. Турбовинтовой двигатель в некоторых случаях обладает наивысшим КПД, как правило, на самолетах с не очень большими скоростями (например, на 500 км/ч), притом, самолет может быть внушительных размеров. В таком случае, турбовинтовой двигатель может быть в разы выгоднее, рассмотренного ранее, турбореактивного двигателя.

На этом про турбовинтовые двигатели можно заканчивать. Мы потихоньку подошли к понятию турбовального двигателя.

Турбовальный двигатель


Схематичная конструкция турбовального двигателя


Двигатель ТВ3-117 от вертолета Ми-8. Справа видны выхлопная труба и приводной вал

Итак, мы рассмотрели четыре типа газотурбинных двигателей. Надеюсь, мой текст был понятен и полезен для вас. Все вопросы и замечания можете писать в комментариях.

По классификации, силовая установка относится к тепловым устройствам, поскольку трансформирует выделившийся напор от горения в работу механики. В противовес агрегату с поршнями, проходящее преобразование течёт в непрерывной газовой струе, а это влияет на конструкцию и эксплуатацию. Попытки установить газотурбинный мотор на машины предпринимаются постоянно, однако массового развития идея не получила.

Отличительные черты

Как уже говорилось раньше, предпринимались попытки использовать газотурбинный двигатель для автомобиля, однако дальше испытаний дело не пошло. Единственная отрасль, в которой агрегат нашёл применение – авиация.

Если сравнивать газотурбинный мотор с иными силовыми установками, то у первого изделия значение вырабатываемой мощи по отношению к массе больше. Так же плюс в используемом топливе, доведённый до мелкодисперсного состояния, ассортимент воображает, главный вид – керосин и дизель. Но возможно применение: бензина, газа, спирта, мазута, угольной пыли и т.п.

Агрегат с поршнями и газотурбинная установка, это моторы, работающие на основе тепла, преобразующие энергию, выделившуюся при горении в работу механики. Разница между устройствами заключается в течение процесса. В обоих моторах происходит забор и воздушное сдавливание, после чего подаётся порция горючего, затем субстанция горит, увеличивается и сбрасывается атмосферную среду.

В поршневых установках описанные действия происходят в одной точке – камере сгорания, при этом соблюдается очерёдность действий. Для газотурбинного двигателя характерно протекание действий в нескольких частях механизма одновременно.

Что бы понять, как работает газотурбинный двигатель, разделяют этапы протекания процессов, которые в сумме составляют преобразование топлива в работу:

  • Подведение горючего и образование смеси.

За счёт прохождения атмосферного воздуха через компрессорное колесо, смесь сжимается в объёме, увеличивая напор, до сорока раз. После происходит перетекание воздуха в горящий объём, куда подаётся и топливо. Перемешиваясь с воздушной массой и сгорая, смесь энергетически преобразуется.

  • Энергетическое рабочее преобразование.

Выделившуюся силу переформатируют в работу механики. Для этого используют специальные лопатки, которые вращаются в газовой струе, выходящей с напором.

  • Распределение силы.

Распределяя полученную работу, задействуют её кусок в сдавливании очередной воздушной порции, оставшаяся мощь отводится для привода механизма.

Схема включения в процесс турбины:

В Москве каждый год проходит выставка «Нефтегаз». Мероприятие посвящено отрасли нефтедобывающей промышленности, это крупнейшая выставка данной сферы.

Газотурбинные двигатели в промышленности

При нефтедобыче и переработке активно используются также газотурбинные двигатели. Газотурбинный двигатель представляет собой сложную установку – это тепловое оборудование, внутри которого газ сжимается, затем нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа создает вращение турбины. Такие двигатели лучше поршневых, так как все процессы в них более эффективны благодаря тому, что они происходят в потоке движущегося газа.

Принцип действия газотурбинного двигателя сводится к тому, что из компрессора воздух подается в камеру сгорания, затем туда же подается топливо. В камере сгорания образуются газообразные продукты разного вида, находятся они под давлением. После этого в турбине двигателя энергия газообразных продуктов создает механическую работу, и турбина начинает вращаться. Полезной работой двигателя считается работа, которая выполняется приводимым агрегатом.

Преимуществом газотурбинного двигателя можно назвать то, что он обладает самой большой мощностью, она может достигать 6 кВт/час. Это наибольший показатель среди аналогов. Кроме того, такой агрегат способен работать с разными видами топлива – бензином, керосином, мазутом, природным газом, спиртом или измельченным углем. Данное оборудование широко применяется в сфере нефте- и газодобычи.

Стоимость газотурбинных установок высока, о если поближе познакомиться с этими установками, их техническими характеристиками, стоит задуматься на нашим выгодным предложением.

Экология

Безусловно огромный плюс в практическом применении наших установок, это минимальное количество вредных примесей в выбросах., что позволяет строить ГТУ вблизи места проживания населения.

Не нужно строить дымовые трубы и тратиться на приобретение катализаторов.

Стоимость газотурбинных установок высока, о если поближе познакомиться с этими установками, их техническими характеристиками, стоит задуматься на нашим выгодным предложением.

На старте энергетических проектов высокие капиталовложения полностью компенсируются при последующей эксплуатации незначительными расходами. Значительное уменьшение платежей по экологии, уменьшены платежи за электроэнергию и тепловую энергию.

Ежегодно у нас приобретают и устанавливают сотни новых газотурбинных установок.

Получите информацию по стоимости микрогазовой турбины МГТУ мощностью 60-200 кВт, связавшись с нашим отделом продаж по телефону +7 (351) 737-01-53

Источники

Источник — http://wiki.zr.ru/%D0%93%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%BE
Источник — http://avtodvigateli.com/vidy/gibridnyj/gazoturbinnyj-dvigatel.html
Источник — http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki
Источник — http://m.habr.com/ru/post/455774/
Источник — http://global.kawasaki.com/ru/energy/equipment/gas_turbines/outline.html
Источник — http://autosteam.ru/helpful-info/1346-gazoturbinnyj-motor
Источник — http://principraboty.ru/gazoturbinnyy-dvigatel-princip-raboty/
Источник — http://temofeev.ru/info/articles/aviatsionnye-gazoturbinnye-dvigateli/
Источник — http://toptexnik.ru/dvigarely/gazoturbinnyj-dvigatel-ustrojstvo-i-printsip-raboty
Источник — http://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/dvigateli-gazovoj-promyshlennosti/
Источник — http://gasturbina.ru/kupit-gazoturbinnuyu-ustanovku-stoimost

Реактивный двигатель — мотор, подаривший людям небо

Путешествуя на самолетах, вы задумывались когда-нибудь о том, как работает двигатель реактивного самолета? О реактивной тяге, которая приводит его в действие, знали еще в Античные времена. Применить же ее на практике смогли только в начале прошлого века, в результате гонки вооружений между Англией и Германией.

Принцип работы двигателя реактивного самолета довольно прост, но имеет некоторые нюансы, которые строго соблюдаются при их производстве. Чтобы самолет смог надежно держаться в воздухе, они должны работать идеально. Ведь от этого зависят жизни и безопасность всех, кто находится на борту самолета.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 609
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Авиационные газотурбинные двигатели.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 402
Источник: http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki

Принцип работы реактивного двигателя

За работу двигателя отвечает реактивная тяга. Для создания реактивной тяги необходима определенная жидкость, которая подается из задней части двигателя и по ходу ее продвижения увеличивается ее скорость движения вперед. Работу тяги отлично объясняет один из законов Ньютона, звучит он так «Любое действия вызывает равное противодействие».

Вместо жидкости в ТРД используется горючая смесь (газы и воздух со сгоревшими частичками топлива). Благодаря этой смеси самолет толкает вперед и позволяет ему лететь дальше.

Разработки таких двигателей начались в тридцатых годах. Первыми кто начал разрабатывать двигатели такого типа стали немцы и англичане. Но в гонке вооружений одержали победу ученные из Германии, так как они выпустили самый первый в мире самолет с ТРД под названием «Ласточка», данный самолет впервые взлетел в небеса над Люфтваффом. Спустя некоторое время появился и Английский самолет «Глостерский метеор»

Также сверхзвуковые двигатели принято считать турбореактивными, но они отличаются более совершенными модификациями, в отличие от ТРД.

Устройство двигателя имеет четыре главные детали, а именно:

  • Компрессор.
  • Камера горения.
  • Турбина.
  • Выхлоп.

Компрессор

В компрессоре находиться несколько турбин, с помощью которых происходит засасывание и сжатие воздуха. Во время сжатия воздуха, его давление и температура начинает нагнетаться и расти.

Камера горения

После того как воздух проходит турбину и его сжимает до необходимых размеров. Часть сжатого воздуха поступает в камеру горения, где воздух начинает смешиваться с топливом, после чего его поджигают. Благодаря этому увеличивается тепловая энергия воздуха. После смесь выходит из камеры с большой скорости и расширяется.

Турбина

После выхода эта смесь снова попадает в турбину, с помощью высокой энергии газа лопасти в турбине начинают свое вращение. Турбина тесно связанна с компрессором, который находиться в начале двигателя. Благодаря этому турбина начинает свою работу. Остатки воздуха выходят в выхлоп. В момент выхода смеси температура достигает рекордных размеров. Но она продолжает повышать свою температуру с помощью эффекта Дросселирования. После того как температура воздуха доходит до своего пика, она начинает идти на спад и выходит из турбины.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2266
Источник: https://VPolete.online/interesnoe/turboreaktivnyiy-dvigatel.html

Особенности конструкции турбореактивного двигателя

ТРД состоит из следующих элементов:

  • входного устройства;
  • компрессора;
  • камеры сгорания;
  • турбины;
  • сопла.

Во время полета набегающий поток воздуха тормозится во входном устройстве: его скорость превращается в давление. Далее струя воздуха поступает в компрессор, который еще больше увеличивает степень ее сжатия. В камере сгорания происходит нагревание при сжигании топлива. Из нее предельно разогретый и сжатый поток направляется в турбину. Там газы совершают работу, вращая лопатки, которая передается компрессору и другим вспомогательным агрегатам.

Конструкция турбореактивного двигателя

При выходе из турбины ТРД газ имеет давление, значительно превосходящее атмосферное. Благодаря этому достигается высокая скорость его истечения из выходного сопла, что создает реактивную тягу.
В 60-е и 70-е годы прошлого столетия ТРД широко применялись на различных типах гражданских и военных самолетов. Позже им на смену пришли двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД), имеющие лучший КПД, особенно при полетах на дозвуковых скоростях. По существу, сегодня они являются основными моторами современной авиации. Каков же принцип работы ВРД подобного типа?

Внутренний (первый) контур любого ТРДД представляет собой, по сути, обычный турбореактивный двигатель. Воздух, пройдя воздухозаборник, попадает в низконапорный компрессор, называемый еще вентилятором. После этого он разделяется на два потока: один, из которых попадает во внутренний контур, где проходит обычный для ТРД цикл, описанный выше. Второй входит в наружный контур, минуя турбину и камеру сгорания, и попадает в сопло, где смешивается с потоком, выходящим из первого контура. Такой тип двигателя называется ТРДД со смешением потоков.

Благодаря наличию внешнего контура общая скорость истечения газа из сопла уменьшается, что повышает тяговый КПД. Важнейшей характеристикой любого ТРДД является степень его двухконтурности – это отношение расхода воздуха через внутренний и внешний контур. Двигатели с большой степенью двухконтурности (выше 2) называются турбовентиляторными. Главным недостатком моторов этого типа является их значительные размеры и масса, а достоинством – высокая экономичность. Турбовентиляторными двигателями оснащается большинство коммерческих авиалайнеров и транспортных самолетов.

Существует несколько способов повышения эффективности работы ТРД и ТРДД:

  • форсажная камера;
  • регулируемое сопло;
  • управление вектором тяги.

Любой ТРД имеет резерв мощности: избыток кислорода в камере сгорания. Однако использовать его напрямую – через увеличение впрыска топлива – нельзя: более высокую температуру не выдерживают детали двигателя. Конструкторы выбрали другой путь, и он оказался правильным: между турбиной и соплом сжигается дополнительное топливо, что увеличивает температуру рабочего тела и значительно повышает тягу (до 1,5 раза). Форсажные камеры в основном устанавливаются на боевых самолетах.

Конструкция турбовентиляторного двигателя. Именно таким мотором оснащаются современные пассажирские лайнеры

Регулируемое сопло состоит из подвижных продольных элементов, управляя положением которых, можно изменять геометрию самой узкой части выходного отверстия двигателя. Это позволяет оптимизировать работу мотора на разных его режимах.

Управление вектором тяги производится с помощью специальных отклоняемых сопел, которые позволяют изменять поток рабочего тела относительно оси двигателя. Такая конструкция несколько усложняет управление самолетом, но существенно увеличивает его маневренность и взлетно-посадочные характеристики.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 3542
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Как работает турбореактивный двигатель?

Реактивные двигатели применяются повсеместно, а турбореактивные устанавливаются больших пассажирских лайнерах. Отличие их в том, что первый несет с собой запас топлива и окислителя, а конструкция обеспечивает их подачу из баков.

Турбореактивный двигатель самолета несет с собой лишь топливо, а окислитель — воздух — нагнетается турбиной из атмосферы. В остальном принцип его работы совпадает с тем же, что и у реактивного.

Одна из самых важных деталей у них — это лопасть турбины. От нее зависит мощность двигателя.

Схема турбореактивного двигателя.

Именно они вырабатывают тяговые усилия, необходимые для ускорения самолета. Каждый из лопастей производит в 10 раз больше энергии, чем самый обычный, автомобильный двигатель. Они устанавливаются позади камеры сгорания, в той части двигателя, где самое высокое давление, а температура доходит до 1400 градусов по Цельсию.

В процессе производства лопастей они проходят через процесс монокристаллизации, что придает им твердости и прочности.

Перед тем, как установить на самолет, каждый двигатель проверяется на полное тяговое усилие. Он должен пройти сертификацию Европейского совета по безопасности и компанией, которая его произвела. Одной из самых крупных фирм по их производству является Роллс-Ройс.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1284
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Устройство реактивного двигателя

С первого взгляда кажется устройство конструкции реактивной установки достаточно простым, однако характеристики использования топлива и его сгорания требуют применения высокопрочных материалов.

На рисунке 4 изображено устройство реактивного двигателя.

Рисунок 4 — Устройство реактивного двигателя

Из рисунка 4 видно, что на входе в аппарат установлен вентилятор всасывающий воздух в двигатель. Вентилятор состоит из мощных и объемных по размеру лопастей, которые, как правило, изготавливаются из титана. Далее вслед за вентилятором установлен многоступенчатый турбокомпрессор для подачи воздуха непосредственно в камеру, где происходит сгорание рабочего тела.

После воспламенения и сгорания поток реактивных газов направляется на рабочие лопатки турбоагрегата, чем и приводят его во вращение. На валу турбины горячей ступени имеется жесткая связь с компрессором, который вращается от работы турбины.

Отработанный газовый вихрь через сопла набирает реактивную скорость и покидает полость аппарата. Для предотвращения перегрева и расплавки на сопла подводится охлаждающий воздух от турбокомпрессора по специальным каналам в корпусе двигателя.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1202
Источник: https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/

Применение

Сфера применения двухконтурных турбореактивных двигателей очень широкая. Они смогли охватить практически всю авиацию, потеснив собой ТРД и ТВД. Главный недостаток реактивных моторов – их неэкономичность – удалось частично победить, так что сейчас большинство гражданских и практически все военные самолеты оснащены ТРДД. Для военной авиации, где важны компактность, мощность и легкость моторов, используются ТРДД с малой степенью двухконтурности (к<1) и форсажными камерами. На пассажирских и грузовых самолетах устанавливаются ТРДД  со степенью двухконтурности к>2, что позволяет сэкономить немало топлива на дозвуковых скоростях и снизить стоимость перелетов.

Двухконтурные турбореактивные двигатели с малой степенью двухконтурности на военном самолете.

СУ-35 с установленными на нем 2мя двигателями АЛ-41Ф1С

Преимущества и недостатки

Двухконтурные турбореактивные двигатели имеют огромное преимущество в сравнении с ТРД в виде значительного сокращения расхода топлива без потерь мощности. Но при этом их конструкция более сложная, а вес намного больше. Понятно, что чем больше значение степени двухконтурности, тем экономичнее мотор, но это значение можно увеличить только одним способом – за счет увеличения диаметра второго контура, что даст возможность пропустить через него больше воздуха. Это и есть основным недостатком ТРДД. Достаточно посмотреть на некоторые ТВРД, устанавливаемые на крупные гражданские самолеты, чтобы понять, как они утяжеляют общую конструкцию. Диаметр их второго контура может достигать нескольких метров, а в целях экономии материалов и снижения их массы он выполняются более коротким, чем первый контур. Еще один минус крупных конструкций – высокое лобовое сопротивление во время полета, что в некоторой степени снижает скорость полета. Использование ТРДД в целях экономии топлива оправдано на дозвуковых скоростях, при преодолении звукового барьера реактивная тяга второго контура становится малоэффективной.

Различные конструкции и использование дополнительных конструктивных элементов в каждом отдельном случае позволяет получить нужный вариант ТРДД. Если важна экономия, устанавливаются турбовентиляторные двигатели с большим диаметром и высокой степенью двухконтурности. Если нужен компактный и мощный мотор, используются обычные ТРДД с форсажной камерой или без нее. Главное здесь найти компромисс и понять, какие приоритеты должны быть у конкретной модели. Военные истребители и бомбардировщики не могут оснащаться двигателями с трехметровым диаметром, да им это и не нужно, ведь в их случае приоритетны не столько экономия, сколько скорость и маневренность. Здесь же чаще используются и ТРДД с форсажными камерами (ТРДДФ) для увеличения тяги на сверхзвуковых скоростях или при запуске. А для гражданской авиации, где сами самолеты имеют большие размеры, вполне приемлемы крупные и тяжелые моторы с высокой степенью двухконтурности.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2909
Источник: http://zewerok.ru/trdd/

Как производят реактивные двигатели для моделей самолетов?

Их производство для моделей самолетов занимает около 6 часов. Сначала вытачивается базовая пластина из алюминия, к которой крепятся все остальные детали. По размеру она совпадает с хоккейной шайбой.

К ней прикрепляют цилиндр, поэтому получается что-то вроде консервной банки. Это будущий двигатель внутреннего сгорания. Далее устанавливается система подачи топлива. Чтобы его закрепить, в основную пластину вкручиваются шурупы, предварительно опущенные в специальный герметик.

Двигатель для модели самолета.

Каналы стартера крепятся с другой стороны камеры, чтобы перенаправлять выбросы газа в турбинное колесо. В отверстие сбоку от камеры сгорания устанавливается спираль накаливания. Она поджигает топливо внутри двигателя.

Потом ставят турбину и центральную ось цилиндра. На нее ставят колесо компрессора, которое нагнетает воздух в камеру сгорания. Его проверяют с помощью компьютера, прежде чем закрепить пусковую установку.

Готовый двигатель еще раз проверяют на мощность. Его звук немногим отличается от звука двигателя самолета. Он, конечно, меньшей силы, но полностью напоминает его, придавая больше схожести модели.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1178
Источник: https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html

Разновидности реактивных двигателей

Существует несколько реактивных двигателей отличающихся по своему принципу работы и подобию. Так, принцип работы ядерного двигателя, в основу которого положена синтезная реакция разложения химического элемента, к примеру — урана.

Данный элемент помещается в реактор. Туда же подводится при помощи турбонасосов рабочее вещество. Распылительными форсунками производится его рассеивание по рабочей камере, в которой происходит контакт с химическим ураном. В результате выделяется энергия большой силы, которая и является движущей.

Не смотря на всю конфиденциальность и секретность информации о ядерном вооружении стран во всем мире, самую большую опасность представляет крылатая ракета, работающая на ядерном топливе.

Системы противовоздушной обороны настолько совершенны, что обмануть простыми полетами и маневрами уже не так-то просто. В этом случае и выступает на передний план ядерный двигатель. Увы, принцип работы ядерного двигателя для крылатой ракеты недоступен и, вряд ли, когда-нибудь будет раскрыт для общественности.

, для нас это очень важно:

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1154
Источник: https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

ПВРД – самый простой тип реактивного двигателя по своему устройству. В нем вообще нет движущихся частей. Повышенное давление, необходимое для работы, достигается за счет торможения встречного потока воздуха. Любой ПВРД состоит из трех компонентов:

  • диффузора;
  • камеры сгорания;
  • сопла.

В диффузоре уменьшается скорость потока воздуха и повышается его давление, затем в камере сгорания он нагревается за счет окисления топлива, после чего происходит расширение рабочего тела в сопле и возникает реактивная тяга. Существуют три вида ПВРД:

  • дозвуковые;
  • сверхзвуковые;
  • гиперзвуковые.

Дозвуковые ПВРД имеют очень низкий термический КПД, поэтому серийно в настоящее время не используются.

На сверхзвуковой скорости прямоточный двигатель весьма эффективен, при скорости в 3 Маха степень повышения давления вполне сравнимо с аналогичным показателем ТРД.

Гиперзвуковой прямоточный реактивный двигатель (ГПВРД) предназначен для полетов на скоростях выше 5 Махов. Сегодня созданием подобных силовых установок занимаются во многих странах мира, но они все еще остаются на уровне единичных прототипов.

Гиперзвуковые летательные аппараты будущего, скорее всего, будут оснащаться ПРВД

Прямоточный реактивный двигатель неработоспособен на земле и малоэффективен на низких скоростях полета. Поэтому его нередко используют с различными разгонными устройствами: пороховыми ускорителями или же запуск ЛА с ПРВД производится с самолетов-носителей. Подобные ограничения определяют область возможного применения летательных аппаратов с ПВРД: обычно это боевые системы одноразового использования. Примером могут служить крылатые ракеты «Оникс» и «Брамос».

Отдельно следует упомянуть о ядерных прямоточных двигателях, разработка которых велась в 60-е и 70-е годы. Воздух в таких силовых установках нагревался за счет тепла работающего ядерного реактора, размещенного в камере сгорания. Американцы даже сумели построить подобное устройство и провели его огневые испытания. Однако дальше этого дело не пошло, и проект был закрыт.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 2026
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели

ПуВРД – это один из первых типов реактивных моторов, использование которых началось еще во время Второй мировой войны. Гитлеровцы устанавливали их на крылатые ракеты Фау-1, применявшиеся для обстрелов Британии.

У пульсирующего реактивного двигателя тяга образуется не постоянно, а в виде серии импульсов, следующих с определенной частотой. Он состоит из диффузора, камеры сгорания и цилиндрического сопла. Между камерой сгорания и диффузором установлен специальный клапан. Цикл работы ПуВРД выглядит следующим образом:

  1. Клапан открыт, и воздух свободно поступает в камеру сгорания. Одновременно происходит впрыск топлива;
  2. Топливно-воздушная смесь поджигается – давление резко повышается и закрывает клапан. Рабочее тело истекает из сопла, образуя реактивную тягу;
  3. Давление в камере сгорания падает, клапан в диффузоре под напором входящего воздуха открывается. Цикл начинается сначала.

Пульсирующий характер работы ПуВРД делает его менее эффективным по сравнению с двигателями с постоянным процессом горения. Такие моторы шумны и неэкономичны, зато очень просты и дешево стоят. В настоящее время ПуВРД используются мало: их устанавливают на БПЛА, летающие мишени, также они нашли свое применение в авиамоделировании.

Самый известный случай использования ПуВРД — немецкая крылатая ракета Фау-1

Не будет преувеличением сказать, что создание реактивного двигателя подарило человечеству небо. Благодаря этому устройству самолет превратился из орудия войны в массовый вид транспорта, которым ежегодно пользуются сотни миллионов человек. Однако история реактивного двигателя отнюдь не закончена. Техника и технологии не стоят на месте. Возможно, уже в ближайшие годы появятся новые типы реактивных двигателей, которые позволят нам летать с гиперзвуковой скоростью и наконец-то достигнуть других планет.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1831
Источник: https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 18403
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:
  1. https://VPolete.online/interesnoe/turboreaktivnyiy-dvigatel.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2266 (12%)
  2. https://nasamoletah.ru/poznavatelno/kak-rabotaet-reaktivnyj-dvigatel.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 3071 (17%)
  3. http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 402 (2%)
  4. https://MilitaryArms.ru/novye-texnologii/reaktivnyj-dvigatel/: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 7399 (40%)
  5. http://zewerok.ru/trdd/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2909 (16%)
  6. https://principraboty.ru/princip-raboty-reaktivnogo-dvigatelya/: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 2356 (13%)

Поиск дешевых билетов




Газотурбинный двигатель самолета. фото. строение. характеристики.

Авиационные газотурбинные двигатели.

На сегодня, авиация фактически на 100% складывается из автомобилей, каковые применяют газотурбинный тип силовой установки. В противном случае говоря – газотурбинные двигатели. Но, не обращая внимания на всю возрастающую популярность авиаперелетов на данный момент, мало кто знает как именно трудится тот жужжащий и свистящий контейнер, что висит под крылом того либо иного самолета.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию горючего в тепловую, методом сжигания, а по окончании — в нужную, механическую. Но то, как это происходит, пара отличается. В обоих двигателях происходит 4 главных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выброс.

Т.е. в любом случае в двигатель сперва входит воздушное пространство (с атмосферы) и горючее (из баков), потом воздушное пространство сжимается и в него впрыскивается горючее, по окончании чего смесь воспламеняется, почему существенно расширяется, и в итоге выбрасывается в воздух. Из всех этих действий выдает энергию только расширение, все остальные нужны для обеспечения этого действия.

А сейчас в чем отличие. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят неизменно и в один момент, но в различных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в различный момент времени и попеременно. К тому же, чем более сжат воздушное пространство, тем громадную энергию возможно взять при сгорании, а на сегодня степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.е. в ходе прохода через двигатель воздушное пространство значительно уменьшается в количестве, а соответственно увеличивает собственный давление в 35-40 раз.

Для сравнения в поршневых двигателях данный показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и идеальных примерах. Соответственно имея размеры и равный вес газотурбинный двигатель значительно более замечательный, да и коэффициент нужного действия у него выше. Как раз этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации Сейчас.

А сейчас подробней о конструкции. Четыре перечисленных выше процесса происходят в двигателе, что изображен на упрощенной схеме под номерами:

  • забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
  • сжатие – 2 (компрессор)
  • воспламенение и смешивание – 3 (камера сгорания)
  •  выброс – 5 (выхлопное сопло)
  • Таинственная секция под номером 4 именуется турбиной. Это обязательный атрибут любого газотурбинного двигателя, ее назначение – получение энергии от газов, каковые выходят по окончании камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), что и приводит в воздействие.

Так получается замкнутый цикл. Воздушное пространство входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, каковые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая возможно использована различными методами.

В зависимости от метода предстоящего применения данной энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

  • турбореактивные
  • турбовинтовые
  • турбовентиляторные
  • турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, есть турбореактивным. Возможно сообщить «чистым» газотурбинным, поскольку газы по окончании прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и так толкают самолет вперед. Такие двигатели на данный момент употребляются по большей части на скоростных боевых самолетах.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще именуется турбиной низкого давления, складывающуюся из одного либо нескольких последовательностей лопаток, каковые отбирают оставшуюся по окончании турбины компрессора энергию у газов и так вращает воздушный винт, что может находится как спереди так и позади двигателя. По окончании второй секции турбины, отработанные газы выходят практически уже самотеком, не имея фактически никакой энергии, исходя из этого для их вывода употребляются легко выхлопные трубы. Подобные двигатели употребляются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, лишь вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, исходя из этого такие двигатели кроме этого имеют выхлопное сопло. Но главное отличие пребывает в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, что закрыт в кожух.

Потому таковой двигатель еще именуется двуконтурным, поскольку воздушное пространство проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, что нужен только для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют достаточно «пухлую» форму. Как раз такие двигатели используются на большинстве современных самолётов, потому, что являются самые экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и действенными при полетах на высотах выше 7000-8000м и впредь до 12000-13000м.

Турбовальные двигатели фактически аналогичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, что соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в воздействие полностью что угодно. Такие двигатели употребляются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в воздействие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки на данный момент имеют кроме того танки – Т-80 и американский «Абрамс». 

Газотурбинные двигатели имеют классификацию кроме этого по вторым показателям:

  • по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
  •  по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
  • по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
  • по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
  • по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором взял широкое использование. При трудящемся двигателе идет постоянный процесс. Воздушное пространство проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор.

После этого он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается кроме этого горючее, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины увеличиваются и приводят ее во вращение.

Потом газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Большая температура имеет место и на воде камеры сгорания.

турбина и Компрессор расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздушное пространство. В современных реактивных двигателях рабочая температура может быть больше температуру плавления сплавов рабочих лопаток приблизительно на 1000 °С.

Совокупность охлаждения подробностей выбор и турбины жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из основных неприятностей при конструировании реактивных двигателей всех типов, среди них и турбореактивных.

Изюминкой турбореактивных двигателей с центробежным компрессором есть конструкция компрессоров. Принцип работы аналогичных двигателей подобен двигателям с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Нужные статьи по теме.

  • обработка и Сбор информации в совокупностях газотурбинных двигателей 
  • Разработка ГТД, история
  • Надежность САУ и ГТД
  • Способы управления ГТД
  • Управление на режимах работы ГТД
  • Черта запаса ГДУ ВЗ
  • Инвариантная совокупность управления ГТД
  • Выбор черт канала ГТД
  • Регулирование температуры газа в ГТД
  • динамическая точность и Устойчивость устройства ГТД
  • Увеличение надежности ГТД
  • Формирование управляющих сигналов ГТД
  • Этап конструирования ГТД современность
  • Двухканальное построение цифровых совокупностей ГТД
  • Гидромеханические регуляторы ГТД
  • Регулятор частоты вращения ГТД
  • Совокупности управления на элементах струйной техники ГТД
  • Струйный регулятор компрессора ГТД
  • Что СТП обязана снабжать (ГТД)
  • Центробежные насосы (ГТД)
  • Топливопитание двигателя с ФКС
  • Производительность НВД
  • Уровень качества горючего в СТП
  • Совокупности ГТД для «электрического» самолета
  • «Электрический» ГТД
  • Функции САУ ЭГТД
  • Способы обеспечения надежности электроприводной СТП
  • Подача масла (Газотурбинный двигатель)
  • Совокупности управления ТРДЦ. Надежность САУ
  • Совокупности управления ТРДЦФ
  • Каналы регулирования в ГТД
  • Шестеренный насос НВД
  • Варианты построения САУ
  • Совокупности управления вертолетными двигателями
  • Функции современных САУ ТВГТД
  • Совокупности управления ВГТД
  • Двухвальный ВГТД
  • Вспомогательный ГТД
  • Совокупности управления сверхзвуковыми воздухозаборниками
  • Перемещение клина СВЗ
  • Совокупности защиты двигателя от помпажа
  • Математическое моделирование газотурбинного двигателя
  • Динамическая поузловая математическая модель двигателя
  • Проведение стендовых опробований ГТД
  • Характеристики топливной совокупности ГТД. Регуляторы двигателя.
  • Опробования САУ на двигательных стендах
  • Проверка исполнения функций САУ
  • Опробования электронных регуляторов САУ ГТД
  • Опробования электронных совокупностей ГТД
  • Действие влажности на ГТД
  • Частотные входы у ГТД
  • Метрологические характеристики ИК

Ещё агрегаты и узлы

Турбореактивный двигатель

Увлекательные записи:
Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:
  • Окно в будущее. атомный самолет будущего

    Неприятность применения ядерного двигателя на самолете появилась уже пара лет назад. Но ее ответ наталкивается на серьёзные трудности. Как мы знаем, в…

  • Туполев ту-123 ястреб. фото, история, характеристики самолета.

    Ту-123 «Ястреб» ? дальний беспилотный сверхзвуковой разведчик разработки КБ Туполева. Его назначение пребывало в ведении радио- и фоторазведки на…

  • Антонов ан-22. фото и видео, история, характеристики самолета

    Советскими конструкторами был создан тяжелый грузовой самолет модели Ан-22, что был оснащен турбовинтовыми двигателями. В литературе довольно часто…

  • Самолет туполева и-12 (ант-23). фото. история. характеристики.

    И-12, либо ранее именовавшийся АНТ-23, разрабатывался намерено под пушки динамо-реактивного типа производства Л.В. Курчевского. Проектировка началась…

  • Самолет су-37. фото. история. характеристики.

    Су-37 – истребитель, применяемый в качестве перехватчика любых воздушных целей независимо от габаритов. Кроме того малозаметные летательные аппараты с…

  • Самолет ту-214: фото и видео, схема салона, характеристики

    Ту-214 есть авиалайнером, что обслуживает авиалинии средней дальности. Создана эта модель в конце 80-х годов на постсоветском пространстве в…

23.903. Двигатели / КонсультантПлюс

23.903. Двигатели

(a) Сертификация типа двигателя.

(1) Каждый двигатель должен иметь сертификат типа и отвечать применимым к нему требованиям к эмиссии загрязняющих веществ.

(2) Каждый газотурбинный двигатель отдельно и при его установке на самолет должен:

(i) Либо удовлетворять требованиям параграфов 33.76, 33.77 и 33.78 АП-33.

(ii) [Зарезервирован]

(iii) [Зарезервирован]

(iv) Либо должен иметься опыт эксплуатации подобных по компоновке установок, свидетельствующий, что попадание в двигатель посторонних предметов не приводило к каким-либо небезопасным состояниям.

(b) Газотурбинные двигательные установки. Для газотурбинных двигательных установок:

(1) При проектировании должны быть приняты меры по сведению к минимуму опасности для самолета в случае нелокализованного разрушения ротора двигателя или пожара внутри двигателя, прожигающего его корпус.

(2) Системы силовой установки, связанные с устройствами, системами и приборами управления двигателя, должны быть спроектированы так, чтобы гарантировалось, что те эксплуатационные ограничения двигателя, нарушение которых неблагоприятно влияет на прочность конструкции ротора турбины, не будут превышены в эксплуатации.

(c) Изоляция двигателя. Двигательные установки должны располагаться и изолироваться друг от друга так, чтобы отказ любого двигателя или отказ (включая разрушение из-за пожара в двигательном отсеке) любой системы, влияющей на работу двигателя (кроме топливного бака, если установлен только один бак), не мог:

(1) Препятствовать непрерывной нормальной работе остальных двигателей; или

(2) Требовать немедленных действий со стороны любого члена экипажа для обеспечения непрерывной безопасной работы остальных двигателей.

(d) Запуск и остановка поршневого двигателя.

(1) Конструкция силовой установки должна быть такой, чтобы опасность возникновения пожара, механического повреждения двигателя или самолета в результате запуска двигателя во всех условиях, в которых запуск разрешен, была сведена к минимуму. Все технические приемы запуска и связанные с этим ограничения должны быть установлены и включены в РЛЭ, в другие одобряемые руководства или в соответствующие эксплуатационные трафареты. Должны быть предусмотрены средства для:

(i) Повторного запуска любого двигателя многодвигательного самолета в полете.

(ii) Остановки любого двигателя в полете после его отказа, если продолжение вращения вала двигателя может быть опасным для самолета.

(2) Дополнительно к самолетам переходной категории требуется, чтобы:

(i) Каждый компонент системы остановки двигателя, находящийся в пожароопасной зоне, был по меньшей мере огнестойким.

(ii) Если для остановки вращения двигателя используются гидравлические системы флюгирования воздушного винта, то магистрали этих систем должны быть по меньшей мере огнестойкими при эксплуатационных условиях их нагружения, которые могут ожидаться во время флюгирования.

(e) Запуск и остановка газотурбинного двигателя. Газотурбинные двигательные установки должны удовлетворять следующим требованиям:

(1) Конструкция силовой установки должна быть такой, чтобы опасность возникновения пожара или механического повреждения двигателя или самолета в результате запуска двигателя в любых условиях, в которых запуск разрешен, была сведена к минимуму. Все необходимые для этого технические приемы запуска двигателя и связанные с этим ограничения должны быть разработаны и включены в РЛЭ, в другие одобряемые руководства или в соответствующие эксплуатационные трафареты.

(2) Должны быть предусмотрены средства для прекращения горения любого двигателя и для остановки любого двигателя, если продолжение вращения может быть опасным для самолета. Каждый компонент системы остановки двигателя, размещенный в любой пожароопасной зоне, должен быть огнестойким. Если для остановки вращения двигателя используется гидравлическая система флюгирования воздушного винта, то трубопроводы или гибкие шланги этой системы должны быть огнестойкими.

(3) Должен быть возможен повторный запуск двигателя в полете. Все необходимые для этого технические приемы управления и связанные с этим ограничения должны быть разработаны и включены в РЛЭ, в другие одобряемые руководства или в соответствующие эксплуатационные трафареты.

(4) В полете должно быть продемонстрировано, что когда повторный запуск двигателей производится вслед за ложным запуском, все топливо или его пары удаляются таким образом, что не возникает опасность пожара.

(f) Область повторного запуска. Должна быть заявлена область значений высоты и скорости полета самолета для повторного запуска двигателя в полете, и каждый установленный двигатель должен обладать способностью к повторному запуску в пределах этой области.

(g) Способность к повторному запуску. Для самолетов с газотурбинными двигателями, если минимальная частота авторотации двигателей после выключения всех двигателей в полете недостаточна для обеспечения необходимой электрической энергии для камеры сгорания, должен быть предусмотрен независимый от приводимой двигателем электрогенераторной системы источник энергии для обеспечения зажигания в полете с целью повторного запуска.

Д-30

Турбореактивный двухконтурный двигатель  с охлаждаемыми лопатками первой ступени турбины

По своим параметрам турбореактивный двухконтурный двигатель Д-30 не уступал, а по многим превосходил лучшие зарубежные образцы своего класса. Созданный в необычайно короткий срок – около трех лет – этот двигатель стал самым надежным в истории отечественного двигателестроения. Разработка Д-30 была отмечена Государственной премией СССР.

Турбореактивный двухконтурный газотурбинный двига­тель Д-30 для ближнемагистрального пассажирского само­лета Ту-134 был создан в 1964 году. В 1966 году двигатель был запущен в серийное производство.

Двигатель Д-30 имеет двухкаскадный компрессор, трубчато-кольцевую камеру сгорания, четырехступенчатую турбину. В Д-30 впервые в практике отечественного дви­гателестроения были применены охлаждаемые рабочие лопатки первой ступени турбины из новейших для того времени жаропрочных материалов и реактивное сопло с лепестковым смесителем. По своим технико-экономическим показателям двигатель Д-30 находился на уровне лучших мировых образцов своего класса.

В 1969 году был создан Д-30 второй серии с реверсом тяги и улучшенной системой регулирования. Двигатель вы­пускался с 1970 по 1987 год и устанавливался на самолеты Ту-134А, Ту-134Б, Ту-134АК.

В 1980 году был создан Д-30 третьей серии с максималь­ной тягой 6 930 кгс (c сохранением тяги до = C) . На двигателе было увеличено число ступеней компрессора низкого давления до 5, повышен запас газодинамической устойчивости, предусмотрена система защиты от превышения допустимой тяги и температуры газа. Д-30 третьей серии выпускался с 1983 по 1993 год. Эти двигатели установлены на пассажирские лайнеры Ту-134А-3, Ту-134Б-3, Ту-134УБ-Л. Необходимо отметить, что газогенератор двигателя Д-30 третьей серии стал базой для создания газотурбинных установок для топливно-энер­гетического комплекса России.

Серийное производство двигателей Д-30 всех модификаций осуществлялось на Пермском моторном заводе (ныне АО «ОДК-ПМ»).  Всего было изготовлено около 3000 двигателей Д-30 всех серий.

Технические данные

Д-30 2 серии

Максимальный режим Н=0, М=0, МСА

Тяга, кгс

6880

Максимальная температура газа
перед турбиной, К

1360

Максимальный крейсерский режим
Н=11 км, М=0,8, МСА

Удельный расход топлива, кг/кгс ч

0,781

Расход воздуха приведенный, кг/с

126

Суммарная степень повышения давления

18,6

Степень двухконтурности

1,0

Диаметр вентилятора, мм

963

Длина, мм

3983

Масса, кг

1546

Ближнемагистральный пассажирский самолет Ту-134

Реактивный Ту-134 стал одним из наиболее удачных проектов в области пассажирского самолетостроения. В историю российской гражданской авиации вошел как самый массовый самолет, взяв на себя львиную долю перевозок на ближнемагистральных трассах.

Первая серийная машина Ту-134 с двигателями Д-30 поднялась в небо в 1966 году. В сентябре 1967 года совершен первый пассажирский рейс по маршруту Москва – Адлер. С этого момента начинается активная эксплуатация этой замечательной крылатой машины.

По уровню шума и вибрации в пассажирском салоне Ту-134 долгие годы оставался самым комфортабельным лайнером. Самолет постоянно совершенствовали. Поя­вились варианты с сокращенным составом экипажа (без штурмана), с новым радиолокационным оборудованием, увеличенной пассажировместимостью, улучшенными эко­номическими показателями.

За базовым вариантом последовали улучшенные пас­сажирские модификации Ту-134А и Ту-134Б, учебные самолеты для ВВС Ту-134Ш, Ту-134УБ-Л. Кроме того, на базе Ту-134 разработаны летающие лаборатории для отработки новых образцов авиационной и космической техники. Межремонтный ресурс двигателей различных серий на самолете Ту-134 и его модификациях составляет до 6 000 часов. Всего до момента завершения серийного производства в 1984 году было построено свыше 850 са­молетов, из них более130 поставлены на экспорт.

Массовые поставки за границу потребовали приспосо­бить самолет к международным требованиям. Впервые в практике отечественного самолетостроения конструкция самолета, его летные данные прошли международный контроль. Ту-134 и его модификации получили междуна­родные сертификаты летной годности, в том числе и по уровню шума на местности.

22 июнь 1966

Награждение за создание двухконтурного турбореактивного двигателя Д-30 для самолета Ту-134. Указом Президиума Верховного Совета  СССР от 22.06.66: «За выдающиеся заслуги в выполнении семилетнего плана 1959-65 гг. и создании новой техники Главному конструктору Соловьеву П.А. присвоено звание Героя Социалистического Труда, с вручением ордена Ленина и медали «Серп и молот». Одновременно этим указом были награждены орденами и медалями работники ОКБ и завода № 19

28 январь 1967

Завершены госиспытания ТРДД Д-30 для Ту-134

9 сентябрь 1967

Начало пассажирских перевозок на Ту-134 с пермскими ТРДД Д-30

Турбовинтовой двигатель — это… Что такое Турбовинтовой двигатель?

Схема турбовинтового двигателя: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор; 3 — турбокомпрессор. Цветная схема турбовинтового двигателя Турбовинтовой двигатель самолёта ATR-72

Турбовинтовой двигатель — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги. Наличие понижающего редуктора обусловлено необходимостью преобразования мощности: турбина- высокооборотный агрегат с малым крутящим моментом, в то время как для вала воздушного винта требуются относительно малые обороты, но большой крутящий момент.

Существует две основных разновидности турбовинтовых двигателей: двухвальные, или со свободной турбиной (наиболее распространенные в настоящее время), и одновальные. В первом случае между газовой турбиной (называемой в этих двигателях газогенератором) и трансмиссией не существует механической связи, и привод осуществляется газодинамическим способом. Воздушный винт не находится на общем валу с турбиной и компрессором. Турбин в таком двигателе две: одна приводит компрессор, другая (через понижающий редуктор) — винт. Такая конструкция имеет ряд премуществ, в том числе и возможность работы силового агрегата самолёта на земле без передачи на воздушный винт (в этом случае используется тормоз воздушного винта,а работающий газотурбинный агрегат обеспечивает самолёт электрической мощностью и воздухом высокого давления для бортовых систем).

В связи с уменьшением эффективности воздушного винта при увеличении скорости полёта, турбовинтовые двигатели в основном распространены на относительно малоскоростных летательных аппаратах, таких как самолёты местных авиалиний и транспортные самолёты. Вместе с тем, турбовинтовые двигатели на малых скоростях полёта гораздо экономичнее, чем турбореактивные двигатели.

Если учесть, что турбовинтовой двигатель работает только на дозвуковых скоростях, а турбореактивные двигатели лучше использовать для получения очень больших скоростей полёта, то можно сделать вывод, что в некотором диапазоне скоростей комбинирование этих двух двигателей является оптимальным решением (турбовентиляторный двигатель).

Ввиду того, что как лопасти вентилятора, так и лопасти винта для эффективного функционирования должны работать на дозвуковых скоростях, вентилятор в кольцевом обтекателе (который понижает скорость набегающего потока) является более эффективным на больших скоростях.

История

Первый в практическом смысле работающий ТВД был создан венгерским инженером György Jendrassik. После ряда лет работы над ТВД (и получения патента на его конструкцию в 1929) он построил прототип двигателя мощностью 100 л.с.; первый в мире полномасштабный турбовинтовой двигатель, Jendrassik Cs-1 мощностью около 400 л.с., был построен и испытывался на предприятии Ganz Works в Будапеште между 1939 и 1942 г. Двигатель не был запущен в производство.

Первый немецкий турбовинтовой двигатель в середине 30-х годов разработал (будучи профессором Технического университета в Берлине), будущий глава отдела планёров самолетов на «Junkers Flugzeugwerke» А. С. Гебребрг Вагнер. Он надеялся, что тот может дать боевому самолету высочайшие ЛТХ.

Работы по ТВД ускорились в послевоенные годы. На 18-м образце реактивного истребителя Gloster Meteor (позднее получил обозначение Trent-Meteor) вместо штатных турбореактивных были установлены турбовинтовые двигатели Rolls-Royce RB.50 «Trent», и он стал первым в мире турбовинтовым самолётом (взлетел 20 сентября 1945 года). Эта машина не строилась серийно и осталась прототипом.

На основе двигателей модели Trent, компания Rolls-Royce разработала модель Dart. Этот двигатель устанавливался на первый в мире серийный турбовинтовой самолёт Vickers Viscount (первый полёт в 1948). Конструкция ТВД Rolls-Royce Dart оказалась весьма успешной: с учетом модификаций и усовершенствований, он выпускался порядка 50 лет (до 1987) и устанавливался на многие модели самолётов.

Самым мощным из когда-либо созданных ТВД был строившийся в СССР двигатель НК-12.

Одним из самых массовых и широко применяющихся ТВД на настоящее время является семейство ТВД Pratt&Whitney Canada PT6. Серийный выпуск был начат в 1963 и продолжается на настоящее время (2012). Двигатель выпускается в ряде модификаций (различной мощности, для самолётов и вертолётов) и устанавливается на более чем 100 типах самолётов различных производителей.

См. также

Ссылки

Авиационные газотурбинные двигатели


В поршневом двигателе функции впуска, сжатия, сгорания и выпуска выполняются в одной камере сгорания. Следовательно, каждый должен иметь исключительное присутствие в камере во время соответствующей части цикла сгорания. Важной особенностью газотурбинного двигателя является то, что каждой функции посвящены отдельные секции, и все функции выполняются одновременно без перерыва.

Типичный газотурбинный двигатель состоит из:

  1. воздухозаборника,
  2. компрессорной секции,
  3. секции сгорания,
  4. турбинной секции,
  5. выхлопной секции,
  6. вспомогательной секции и
  7. систем, необходимых для запуска, смазка, подача топлива и вспомогательные цели, такие как защита от обледенения, охлаждение и повышение давления.

Основные компоненты всех газотурбинных двигателей в основном одинаковы; однако номенклатура компонентов различных двигателей, используемых в настоящее время, незначительно отличается из-за разницы в терминологии каждого производителя. Эти различия отражены в соответствующих руководствах по техническому обслуживанию. Одним из важнейших факторов, влияющих на конструктивные особенности любого газотурбинного двигателя, является тип компрессора или компрессоров, для которых он предназначен.

Турбинные двигатели классифицируются в зависимости от типа используемых в них компрессоров.Есть три типа компрессоров: центробежный, осевой и центробежно-осевой. Сжатие входящего воздуха достигается в двигателе с центробежным потоком за счет ускорения воздуха наружу перпендикулярно продольной оси машины. Двигатель с осевым потоком сжимает воздух за счет серии вращающихся и неподвижных крыльев, перемещающих воздух параллельно продольной оси. В конструкции с центробежно-осевым потоком используются оба типа компрессоров для достижения желаемого сжатия.

Путь, по которому воздух проходит через двигатель, и то, как вырабатывается мощность, определяет тип двигателя.Четыре типа газотурбинных двигателей используются для приведения в движение самолетов и их привода. Это турбореактивный двигатель, ТРДД, турбовинтовой двигатель и турбовальный двигатель.


Turbojet

Термин «турбореактивный двигатель» использовался для описания любого газотурбинного двигателя, используемого в самолетах. По мере развития технологии газовых турбин эти другие типы двигателей были разработаны, чтобы занять место чисто турбореактивных двигателей. Турбореактивный двигатель был впервые разработан в Германии и Англии до Второй мировой войны и является самым простым из всех реактивных двигателей.У турбореактивного двигателя есть проблемы с шумом и расходом топлива в диапазоне скоростей полета авиалайнеров (0,8 Маха). Эти двигатели ограничены по дальности и выносливости и сегодня в основном используются в военной авиации.

Турбореактивный двигатель состоит из четырех секций — компрессора, камеры сгорания, турбинной секции и выхлопной. Секция компрессора пропускает входящий воздух с высокой скоростью в камеру сгорания. Камера сгорания содержит впускное отверстие для топлива и воспламенитель для сгорания. Расширяющийся воздух приводит в движение турбину, которая соединена валом с компрессором, обеспечивая работу двигателя.Ускоренные выхлопные газы двигателя обеспечивают тягу. Это базовое применение сжатия воздуха, воспламенения топливно-воздушной смеси, выработки энергии для автономной работы двигателя и выхлопа для приведения в движение. [Рис. 1]

Рис. 1. Турбореактивный двигатель
Преимущества турбореактивного двигателя;
  • Относительно простая конструкция
  • Возможность очень высоких скоростей
  • Занимает мало места

Недостатки турбореактивного двигателя;

  • Высокий расход топлива
  • Громко
  • Плохая работа на низких скоростях
  • Ограниченный диапазон и выносливость

Турбореактивный двухконтурный двигатель

Турбореактивные двухконтурные двигатели были разработаны, чтобы объединить некоторые из лучших характеристик турбореактивного двигателя и турбовинтового двигателя.[Рис. 2] Турбореактивные двухконтурные двигатели предназначены для создания дополнительной тяги за счет отклонения вторичного воздушного потока вокруг камеры сгорания.

Рис. 2. Турбореактивный двухконтурный двигатель

Итак, почти все авиалайнеры используют турбовентиляторные двигатели. Он был разработан для вращения большого вентилятора или набора вентиляторов в передней части двигателя и обеспечивает около 80 процентов тяги от двигателя. Этот двигатель был тише и имел лучший расход топлива в этом диапазоне скоростей.Турбореактивные двухконтурные двигатели имеют в двигателе более одного вала; многие из них двухвальные. Это означает, что есть компрессор и турбина, которые приводят в действие, и еще один компрессор и турбина, которые приводят в движение. Эти два двигателя с валом используют две катушки (золотник — это компрессор, а вал и турбины, которые приводят в действие этот компрессор). В двухконтурном двигателе есть золотник высокого давления и золотник низкого давления. Золотник низкого давления обычно содержит вентилятор (ы) и ступени турбины, необходимые для их приведения в действие.Золотник высокого давления — это компрессор высокого давления, вал и турбины. Эта катушка составляет ядро ​​двигателя, и именно здесь расположена секция сгорания. Золотник высокого давления также называют газогенератором, поскольку он содержит секцию сгорания.

Двухконтурные двухконтурные двигатели могут быть двухконтурными или высокими. Количество воздуха, проходящего через сердечник двигателя, определяет степень двухконтурности. Как видно на рисунке, воздух, обычно приводимый в движение вентилятором, не проходит через внутренний рабочий сердечник двигателя.Количество воздушного потока в фунтах / сек от байпаса вентилятора к основному потоку двигателя — это коэффициент байпаса.

Некоторые турбовентиляторные двигатели с малым байпасом используются в диапазонах скоростей выше 0,8 Маха (военные самолеты). В этих двигателях используются форсажные камеры или форсажные камеры для увеличения тяги. Добавляя больше топливных форсунок и стабилизатора пламени в выхлопную систему, можно распылять и сжигать дополнительное топливо, что может дать значительное увеличение тяги за короткое время.


В турбовентиляторных двигателях используются выхлопные сопла двух различных конструкций.Воздух, выходящий из вентилятора, может быть отведен за борт с помощью отдельного сопла вентилятора [Рис. 2], или он может быть направлен вдоль внешнего корпуса базового двигателя для выпуска через смешанное сопло (выход из сердечника и вентилятора вместе). Воздух от вентилятора либо смешивается с выхлопными газами перед выпуском (смешанное или общее сопло), либо проходит непосредственно в атмосферу без предварительного смешивания (отдельное сопло). Турбовентиляторные двигатели являются наиболее широко используемыми газотурбинными двигателями для авиатранспортных самолетов. Турбореактивный двухконтурный двигатель — это компромисс между хорошей эксплуатационной эффективностью и высокой тягой турбовинтового двигателя и высокими скоростными и высотными характеристиками турбореактивного двигателя.

Преимущества ТРДД;

  • Экономичный
  • Тихо, чем ТРД
  • Отлично выглядят

Недостатки ТРДД;

  • Тяжелее, чем турбореактивные
  • Лобовая часть больше, чем у турбореактивных
  • Неэффективна на очень больших высотах

Турбовинтовой

В период с 1939 по 1942 год венгерский конструктор Дьердь Йендрасик разработал первый турбовинтовой двигатель. Однако эта конструкция не была реализована в реальном самолете до тех пор, пока Rolls Royce не преобразовал Derwint II в RB50 Trent, который 20 сентября 1945 года поднялся в воздух в качестве первого турбовинтового реактивного двигателя.

Турбовинтовой двигатель представляет собой комбинацию газотурбинного двигателя, редуктора и гребного винта. [Рис. 3] Турбовинтовые двигатели — это в основном газотурбинные двигатели, которые имеют компрессор, камеру (камеры) сгорания, турбину и выхлопное сопло (газогенератор), которые работают так же, как любой другой газовый двигатель. Однако разница в том, что турбина в турбовинтовом двигателе обычно имеет дополнительные ступени для извлечения энергии для привода гребного винта. Помимо работы компрессора и вспомогательного оборудования, турбина турбовинтового двигателя передает увеличенную мощность вперед через вал и зубчатую передачу для привода гребного винта.Повышенная мощность генерируется выхлопными газами, проходящими через дополнительные ступени турбины.

Рисунок 3. Турбовинтовой двигатель PT6

Турбовинтовой двигатель — это газотурбинный двигатель, который приводит в движение воздушный винт через редуктор. Выхлопные газы приводят в движение силовую турбину, соединенную валом, приводящим в действие редуктор в сборе. Понижающая передача необходима в турбовинтовых двигателях, поскольку оптимальные характеристики гребного винта достигаются при гораздо более низких оборотах, чем рабочие обороты двигателя.Турбовинтовые двигатели — это компромисс между турбореактивными двигателями и поршневыми силовыми установками. Турбовинтовые двигатели наиболее эффективны на скоростях от 250 до 400 миль в час и на высоте от 18 000 до 30 000 футов. Они также хорошо работают на малых скоростях, необходимых для взлета и посадки, и обладают топливной экономичностью. Минимальный удельный расход топлива турбовинтового двигателя обычно достигается в диапазоне высот от 25 000 футов до тропопаузы. Приблизительно от 80 до 85 процентов энергии, вырабатываемой газотурбинным двигателем, используется для привода гребного винта.Остальная часть доступной энергии выходит из выхлопа в виде тяги. Если сложить мощность, развиваемую валом двигателя, и мощность выходящей тяги, мы получим эквивалентную мощность на валу. [Рис. 4]

Рис. 4. Турбовинтовой двигатель
В некоторых двигателях используется многороторная турбина с соосными валами для независимого привода компрессора и гребного винта. Хотя на этой иллюстрации используются три турбины, для приведения в действие двух элементов ротора, гребного винта и вспомогательного оборудования было использовано до пяти ступеней турбины.

Выхлопные газы также способствуют выработке мощности двигателя за счет создания тяги, хотя количество энергии, доступной для тяги, значительно снижается. Используются два основных типа турбовинтовых двигателей: неподвижная турбина и свободная турбина. Неподвижная турбина имеет механическое соединение от газогенератора (газотурбинного двигателя) с редуктором и воздушным винтом. Свободная турбина имеет только воздушную связь от газогенератора к силовым турбинам. Механическая связь от гребного винта к газотурбинному двигателю (газогенератору) отсутствует.

Поскольку основные компоненты обычных газотурбинных и турбовинтовых двигателей незначительно различаются только по конструктивным особенностям, применение приобретенных знаний об основных газовых турбинах к турбовинтовым двигателям должно быть довольно простым.

Типичный турбовинтовой двигатель можно разбить на следующие узлы:

  1. Узел силовой части — содержит обычные основные компоненты газотурбинного двигателя (то есть компрессор, камеру сгорания, турбину и секции выпуска).
  2. Редуктор или коробка передач в сборе — содержит секции, уникальные для турбовинтовых конфигураций.
  3. Узел измерителя крутящего момента — передает крутящий момент от двигателя на коробку передач редукционной секции.
  4. Узел корпуса привода вспомогательных агрегатов — установлен в нижней части корпуса впускного отверстия для воздуха компрессора. Он включает в себя необходимые зубчатые передачи для приведения в действие всех приводных агрегатов силовой части на их надлежащих оборотах по отношению к оборотам двигателя.

У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, при этом планер обычно определяет используемую систему.

Преимущества турбовинтового двигателя;

  • Очень экономичен
  • Наиболее эффективен на средних скоростях между 250-400 узлами
  • Наиболее эффективен на средних высотах 18 000–30 000 футов

Недостатки турбовинтового двигателя;

  • Ограниченная скорость движения вперед
  • Зубчатые передачи тяжелые и могут выйти из строя

Турбовал

Четвертым распространенным типом реактивных двигателей является турбовальный.[Рис. 5] Он передает мощность на вал, приводящий в движение не винт, а нечто иное. Самая большая разница между турбореактивным двигателем и турбовальным двигателем заключается в том, что в турбореактивном двигателе большая часть энергии, производимой расширяющимися газами, используется для привода турбины, а не для создания тяги. На многих вертолетах используется турбовальный газотурбинный двигатель. Кроме того, турбовальные двигатели широко используются в качестве вспомогательных силовых агрегатов на больших самолетах. Первый турбовальный двигатель был построен французской фирмой Turbomeca в 1949 году.

Рисунок 5. Турбовальный двигатель
Что касается самолетов, то турбовальный двигатель представляет собой газотурбинный двигатель, предназначенный для передачи мощности на вал, который вращает трансмиссию вертолета, или является вспомогательным бортовым двигателем. силовой агрегат (ВСУ). ВСУ используется на самолетах с турбинным двигателем для подачи электроэнергии и стравливания воздуха на землю и резервного генератора в полете. Турбовальные двигатели могут быть разных стилей, форм и мощностей.

Преимущества турбовального двигателя;

  • Значительно более высокое отношение мощности к массе, чем у поршневых двигателей
  • Обычно меньше, чем у поршневых двигателей

Недостатки турбовальных двигателей;

  • Громко
  • Системы зубчатых колес, подключенные к валу, могут быть сложными и выходить из строя

СВЯЗАННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Реактивный двигатель

| SKYbrary Aviation Safety

Газотурбинный двигатель

Описание

Реактивный двигатель — это реактивный двигатель, то есть двигатель, который обеспечивает движение или тягу за счет выброса реакционной массы, и работает в соответствии с третьим законом движения Ньютона: «Для каждого действия (сила) существует равная и противоположная реакция (сила) ».

Большинство реактивных двигателей, используемых в авиации, — это воздушные, осевые, газотурбинные двигатели. Газовая турбина — это роторный двигатель, который извлекает энергию из потока дымовых газов. Окружающий воздух втягивается в воздухозаборник двигателя, где осевой или центробежный компрессор (или оба) повышают давление и температуру воздуха перед подачей его в камеру сгорания. В камере сгорания топливо добавляется к горячему сжатому воздуху и воспламеняется. Как только произошло возгорание, оно является самоподдерживающимся, поскольку постоянный поток воздуха и топлива обеспечивает непрерывное горение.Поток выхлопных газов с высокой энергией (реакционная масса), образующийся при сжигании топливно-воздушной смеси, покидает камеру сгорания, проходя через одну или несколько турбин, которые служат для привода компрессора (ов). Оставшийся выхлопной газ выбрасывается через сопло, обеспечивающее тягу (силу) для продвижения самолета вперед.

Турбореактивный двигатель наиболее эффективен, когда скорость летательного аппарата, который он приводит в движение, приблизительно равна скорости выхлопных газов. Во многих случаях самолеты проектируются для скоростей, намного меньших, чем у обычного реактивного выхлопа, поэтому турбины двигателя также используются для привода других компонентов, таких как вентилятор, пропеллер или другое оборудование.Таким образом, турбовинтовые, двухконтурные и турбовальные двигатели оптимизированы для скорости и типа самолета, на котором они установлены.

Разрабатываемые двигатели для очень высоких скоростей исключают необходимость в приводном компрессоре. В «поршневом» двигателе, таком как ПВРД или ГПРД, воздух, поступающий в двигатель, сжимается из-за геометрии впускной и компрессорной секции и высокой скорости движения самолета. Как следствие, эти типы двигателей не требуют компрессора или турбины для приведения в действие, но двигатель не может работать, пока самолет неподвижен.

Статьи по теме

Как запускают реактивные двигатели на самолетах?

Газотурбинные двигатели бывают разных форм и размеров. Один из типов, обсуждаемых в статье «Как работают газотурбинные двигатели», включает в себя обычный «реактивный» двигатель самолета. Горячие газы, производимые горящим топливом, приводят в движение лопатки точно так же, как ветер вращает ветряную мельницу. Лопатки соединяются с валом, который также вращает компрессор турбины. Другой тип газотурбинного двигателя, популярный в танках и вертолетах, имеет один набор лопаток для привода компрессора, а также отдельный набор лопаток, которые приводят в движение выходной вал.В обоих этих типах двигателей вам нужно заставить вращаться главный вал, чтобы запустить двигатель.

В этом процессе пуска обычно используется электродвигатель для вращения вала главной турбины. Двигатель привинчен к внешней стороне двигателя и использует вал и шестерни для соединения с главным валом. Электродвигатель вращает главный вал до тех пор, пока через компрессор и камеру сгорания не пройдет достаточно воздуха, чтобы зажечь двигатель. Топливо начинает течь, и воспламенитель, похожий на свечу зажигания, воспламеняет топливо.Затем поток топлива увеличивается, чтобы раскрутить двигатель до его рабочих оборотов. Если вы когда-нибудь были в аэропорту и наблюдали запуск большого реактивного двигателя, вы знаете, что лопасти начинают медленно вращаться. Электростартер делает это. Затем вы (иногда) слышите хлопок и видите, как из задней части двигателя выходит дым. Затем двигатель раскручивается и начинает развивать тягу.

На небольших газотурбинных двигателях (особенно домашних моделях) другой способ запустить двигатель — просто продуть воздухозаборник с помощью фена или воздуходувки.Этот метод имеет тот же эффект, что и воздух, движущийся через камеру сгорания, но не требует сложности или веса присоединенного стартера.

Помимо стартового вала, большинство больших реактивных двигателей включает еще один выходной вал для привода таких устройств, как электрические генераторы, компрессоры кондиционирования воздуха и т. Д., Необходимых для управления самолетом и поддержания его комфорта. Этот вал может соединяться с главным валом турбины в той же точке, что и стартер, или в другом месте. Некоторые реактивные самолеты имеют отдельную турбину (иногда в хвостовом конусе самолета), которая только генерирует вспомогательную энергию.Более эффективно использовать эту меньшую турбину, когда самолет находится на взлетной полосе.

Вот несколько полезных ссылок:

Авиационная газовая турбина — обзор

2.4 Керосин и альтернативные виды топлива

Название керосин обычно применяется к авиационному топливу, сжигаемому в авиационных газотурбинных двигателях, коммерческих или военных, но керосин Спецификация может меняться в зависимости от типа приложения. Топливо для использования в военных целях имеет более широкую спецификацию и обозначается буквами JP (реактивное топливо), за которыми следует число от 1 до 10.Гражданские керосины относятся к семействам Jet A или Jet B.

Jet B представляет собой смесь керосина и бензина в соотношении 30–70. Он легче, чем Jet A, и с ним труднее обращаться из-за его высокой воспламеняемости. Он имеет очень низкую температуру замерзания — 60 o ° C и аналогичен военному JP-4. В гражданской сфере он используется на Аляске, в Северной Канаде и в России в относительно небольших количествах.

Основным коммерческим сервисным керосином является семейство Jet A. Самым распространенным является Jet A-1 с типичной плотностью 0.804 кг / л, удельная энергия 42,8 МДж / кг, температура вспышки 38 o C и температура замерзания -47 o C. Другой вариант, известный только как Jet A, немного тяжелее с 0,820 кг / л. плотность, практически такая же удельная энергия и температура вспышки, а также более высокая температура замерзания — 40 o C.

Ключевым отличием является температура замерзания. Коммерческие самолеты летают на крейсерских высотах, на которых температура наружного воздуха может достигать -60 o C. По мере того, как дальность полета самолета увеличивается и беспосадочные полеты покрывают все большие расстояния, время, в течение которого крылья самолета находятся при таких очень низких температурах, становится больше и требуется осторожность. следует давать во избежание того, чтобы замороженное топливо заблокировало топливные насосы, подающие керосин к двигателям, и прервало подачу.Джет А точка замерзания оказалась слишком высокой для длительных полетов над Северным полюсом и был почти полностью заменен на Джет А-1. Сегодня он все еще доступен в Соединенных Штатах и ​​в некоторых местах в Канаде.

Был проведен высокий уровень исследований и последовавших за ними испытаний, чтобы найти альтернативу керосину. Причины разнообразны: во-первых, нефть — невозобновляемый ресурс, и в будущем она будет закончена в неизвестный срок; во-вторых, наличие альтернативного источника может дать авиакомпаниям выбор и получить больший контроль на рынке топлива, чем зависимость от одного поставщика; и, наконец, альтернативное топливо должно быть более экологичным, а его производственный цикл должен оставлять меньший углеродный след, сокращая местные выбросы и выбросы, связанные с изменением климата.

Найти нужный товар оказывается чрезвычайно сложной. Ключевым элементом является количество изменений, которые может потребоваться новое и другое топливо в системе воздушного транспорта. Конструкция самолетов и аэропортов основана на использовании бензина, керосина или другого топлива с аналогичными химическими и механическими свойствами. Отказ от этого предположения ведет к серьезному обновлению всей логистики (транспортировка, распределение, хранение) и, возможно, новым требованиям к конструкции двигателей и топливных баков.Поскольку архитектура коммерческих самолетов представляет собой очень интегрированную дисциплину, такие изменения предполагают полную реконструкцию самолета в конструкции, отличной от современной конструкции «труба с крыльями».

Два основных направления исследований в этой области сосредоточены на производстве жидкости, настолько похожей на ископаемый керосин, которую можно смешивать с ним, сохраняя те же свойства. Термин drop-in описывает эти виды топлива. Второй и относительно новый подход — это использование некоторого электрического источника энергии, если не для полной замены керосина, для частичной замены некоторых задач, требующих энергии двигателя в современных самолетах, таких как система кондиционирования воздуха или гидравлические системы. .Вторым шагом будет гибридная концепция, в которой самолет будет использовать керосин на этапах полета с высокой мощностью (взлет, начальный набор высоты) и перейдет на электричество на этапах с низким энергопотреблением, таких как крейсерский полет или заход на посадку.

В обоих приложениях непосредственными преимуществами будут экологические, если жизненный цикл заменяемого топлива оставляет меньший углеродный след, чем ископаемый керосин, или если потребляемая электроэнергия получается возобновляемым способом. Гипотетическое энергетическое преимущество в первом случае сомнительно, потому что самолет потребляет точно такое же количество энергии с такой же эффективностью.Наш нынешний опыт показывает небольшие преимущества в тепловой мощности некоторых протестированных видов биотоплива, но всегда очень незначительные.

Систематическое использование электроэнергии недостаточно развито, чтобы установить точные цифры. Замена гидравлической и пневматической системы электрическими элементами сократит энергию, извлекаемую из двигателей, и, если это будет лучше, чем энергия, необходимая для транспортировки более крупных батарей, повысится эффективность. Как и во всех случаях сравнения веса и энергии, результат более благоприятен для моделей малой и средней дальности.Прогресс идет медленно, некоторые программы изначально назывались «Все электрические самолеты», а затем перешли на более благоразумное название «Больше электрических самолетов». Некоторые приложения этих технологий уже находятся в коммерческой эксплуатации. Boeing B-787 был введен в эксплуатацию в октябре 2011 года, и в нем использовалась электроэнергия для замены пневматической системы и антиобледенительных систем крыльев. Производитель заявляет, что экономия топлива может возрасти до 3%, что приведет к меньшему расходу и меньшему весу. Некоторые важные технические проблемы с ионно-литиевыми батареями большой мощности во время первоначального обслуживания, по-видимому, указывают на то, что этой технологии еще требуется некоторое дополнительное время для созревания.

Электродвигатели для замены турбинных двигателей или гибридные двигатели, сочетающие обе двигательные технологии, являются относительно новыми, поскольку соотношение энергии и веса батарей еще не достигло значений, необходимых для двигателей коммерческих самолетов. Некоторые легкие модели летали с разными силовыми установками: в 2008 году Boeing продемонстрировал 770 кг. Максимальная взлетная масса (MTOM), двухместный самолет Diamond, летавший с водородным топливным элементом, заменяющим поршневой двигатель мощностью 80 л.с. В период с 2014 по 2017 год компания Airbus провела испытания двухместного вентилятора MTOM E-Fan массой 550 кг с двумя электродвигателями, питаемыми от литий-ионных аккумуляторов.Ни одна из этих программ не была продолжена, но и Airbus, и Boeing поддерживают дополнительные исследования в отношении гибридного регионального авиалайнера в категории 50–80 мест.

Биокеросин или альтернативное топливо имеют более техническое определение, основанное на многолетнем опыте автомобильной промышленности с этанолом, кукурузой и соевым сырьем. Многие авиакомпании выполняли регулярные рейсы с использованием смеси био- и ископаемого керосина без каких-либо инцидентов. С 2011 года существует сертификация биокеросина (ASTM D7566), а современные двигатели сертифицированы для использования смеси, содержащей до 50% попадающего топлива.

Ключевым моментом является отсутствие экономической целесообразности. Стоимость биокеросина может составлять порядка 200–250 долларов США за эквивалентный баррель, что в 3 или 4 раза превышает нынешнюю цену ископаемого керосина. Здесь проводится множество исследований лучшего сырья, идущих в сторону маслянистых растений, не конкурирующих с производством продуктов питания, таких как ятрофа или камелина, а затем и микроскопических водорослей. В любом случае масштабы производства невелики, и ожидается, что себестоимость единицы продукции может улучшить что-то при более высоком объеме производства, но вряд ли удастся достичь конкурентной ценовой ситуации на промышленной основе.

Автомобильное топливо имеет обязательный минимальный уровень биокомпонентов внутри. Обоснование состоит в том, что экономия CO 2 на основе жизненного цикла должна иметь цену. Если цена углерода будет включена, аналогичная процедура регулирования может быть применена к биокеросину, чтобы добиться сокращения вклада авиационного сектора в изменение климата. После ратификации Парижского соглашения в ноябре 2015 года, произошедшей год спустя, усиливается давление с целью включения затрат на выбросы углерода в любую экономическую политику, связанную с энергией.

Газотурбинный двигатель модели 502

Компания Boeing была крупным производителем небольших турбинных двигателей в 1950-х и 1960-х годах. Двигатели представляли собой одну из основных попыток компании расширить свою производственную базу за пределы военной авиации после Второй мировой войны.

Разработка бензинового газотурбинного двигателя началась в 1943 году, первые двигатели обеспечивали мощность около 160 лошадиных сил. Затем Boeing сосредоточил большую часть своих усилий на двухвальном газотурбинном двигателе, который компания произвела в 1947 году.В этом типе выходной вал и трансмиссия были отделены от самого двигателя.

Разработанный компанией Boeing газовый двигатель мощностью 175 лошадиных сил был испытан на грузовике Kenworth в 1950 году. Затем двигатель был испытан на катерах ВМС США в озере Вашингтон, недалеко от Сиэтла. К 1960-м годам двигатель выдавал около 500 лошадиных сил.

Двигатели

Boeing обладали преимуществами в отношении веса, крутящего момента, надежности, простоты и легкости запуска. Основное применение было для выработки энергии и движения для тральщиков, пускателей сжатого воздуха для самолетов, повышения мощности для военных танков и мощности для противолодочных вертолетов-беспилотников.Более поздние модели получили обозначения 520, 540, 551 и 553.

Компания Boeing построила 2461 двигатель до прекращения производства в апреле 1968 года. Многие применения газотурбинных двигателей Boeing считались первыми, в том числе первый вертолет и лодка с турбинным двигателем. Более 746 радиоуправляемых беспилотных летательных аппаратов QH-50C / D с турбинами Boeing T-50 были построены для ВМФ в течение 1960-х годов по программе противолодочных вертолетов. Более 300 турбин Boeing 551 и 553 приводили в действие шведские боевые бронированные машины.

В 1966 году ряд крупных программ конкурировал за ограниченные ресурсы компании, и было принято решение не продолжать бизнес по производству газотурбинных двигателей. В то время как ограниченное производство для выполнения контрактных обязательств продолжалось до 1968 года, большая часть ресурсов и инженеров подразделения была переведена на другие программы, в частности на разработку гигантского реактивного лайнера 747. Небольшая годовая прибыль турбинного подразделения была ничтожной по сравнению с обещанием равной суммы от продажи каждого 747-го.

Grupo BiblioInforma — Технология авиационных газотурбинных двигателей

Газотурбинные авиационные двигатели будущего будут более эффективными, компактными и будут иметь больше электрических частей. Сегодняшние авиационные двигатели стали безопаснее за счет увеличения количества управляющих параметров и датчиков. Газотурбинные двигатели представляют собой сложную систему. Их желаемая производительность может гарантировать безопасность полета самолета. Поскольку авиационные двигатели работают при высоких температурах, высоком давлении и высоких скоростях, существует множество возможностей возникновения различных неисправностей в самолетах.Газотурбинные двигатели демонстрируют эффекты износа с течением времени. На эти характеристики впечатляют некоторые функции управления вводом двигателя, которые меняются с развитием двигателей. Обнаружение этих функций может оказаться большим успехом в вопросе управления реактивным двигателем.
Технология авиационных газотурбинных двигателей исследует текущее состояние технологий и материалов, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях, и отображает тенденции в материалах будущего. Авторы — ведущие специалисты в своих областях.Книга начинается с главы, в которой исследуются и аналитически рассматриваются системы терморегулирования, предложенные за последние шесть десятилетий для газотурбинных гражданских авиадвигателей, с целью выявления очевидных недостатков системы и определения оставшихся исследовательских вопросов, которые необходимо решить для реализации этой важной технологии. для использования в авиадвигателях следующего поколения сложной конструкции. Повышение эффективности тяги — и, следовательно, SFC двигателя при заданном тепловом КПД — может быть достигнуто путем разработки двигателя с более низкой удельной тягой.Таким образом, книга представляет собой исследовательскую работу, направленную на выявление нескольких новых циклов двигателя и технологий. Гиперзвуковые путешествия в последние десятилетия были важной областью исследовательского интереса в аэрокосмическом секторе из-за их потенциала в военных и гражданских приложениях. В частности, гиперзвуковые летательные аппараты с воздушным движением могут заменить традиционные дозвуковые виды коммерческого транспорта на новый класс летательных аппаратов, которые могут предложить экономящие время средства передвижения для полетов на большие расстояния.
Кроме того, в книге подробно описан оптимальный метод расширения выхлопных газов прямоточного воздушно-реактивного двигателя для создания достаточной тяги для продвижения транспортного средства на высоту и режимы Маха, при которых может быть запущен режим прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Этот аспект включает геометрическое исследование на основе вычислительной гидродинамики (CFD) для определения оптимальной конфигурации, обеспечивающей наилучшие значения тяги. В следующие главы книга включает: оценку условий работы камеры сгорания; разработки газотурбинных камер сгорания для КГК с продувкой воздухом и кислородом; моделирование полета самолета при оптимизации рабочего процесса газотурбинного двигателя; термодинамический анализ увеличения давления непрерывно вращающейся детонационной камеры сгорания газовой турбины; термодинамическое проектирование семейства малогабаритных газотурбинных двигателей с общим сердечником.
Кроме того, представлено исследование оптимизации сбросного диффузора в газовой турбине для снижения потерь давления. Книга завершается успешным подходом к разработке контроллера нечеткой логики (FLC) для конкретного реактивного двигателя. В течение последних пяти десятилетий большинство задач управления формулировалось объективным знанием данных систем. Многие из этих подходов на основе модели нашли свой метод наблюдения и предоставили удовлетворительные решения для целого ряда сложных систем.Эта книга послужит ценным руководством для инженеров и исследователей, а также для студентов, которые сочтут материал ценным в своей работе.

Газотурбинные авиационные двигатели — ASME

Настоящий Кодекс охватывает эксплуатационные испытания газотурбинных авиационных двигателей в установившемся режиме. Настоящий Кодекс применяется к турбореактивным, двухконтурным, турбовальным и турбовинтовым двигателям. Кроме того, Кодекс будет охватывать условия испытаний на ударопрочность и / или высоту, в том числе на уровне моря, условия статических испытаний.

Первичные результаты испытаний включают
(a) Тяга или мощность
(b) Характеристики компонентов двигателя (рабочие линии, запас прочности, эффективность)
(c) Отбор вспомогательной энергии
(d) Расход основного топлива
(e) Конкретное топливо Расход
(f) Общий воздушный поток двигателя
(g) Основной воздушный поток
(h) Обводной воздушный поток
(i) Отводимый воздушный поток
(j) Уровни вибрации
Кроме того, часто военные и коммерческие контракты включают спецификации для следующих второстепенных параметров:
(k) Давление и температура
(л) Влажность
(м) Скорость вращения ротора
(n) Коэффициент давления двигателя
(o) Расход масла
(p) Настройки переменной геометрии
(q) Шум и выбросы
(r) Управление двигателем Сигналы

Краткое руководство, процедуры и рекомендации включены для решения проблемы измерения этих параметров.Более подробные процедуры и правила для них можно найти в другом месте.

Этот Кодекс применим только для измерения характеристик, когда двигатель установлен на испытательном стенде. Этот Кодекс не применим к измерению характеристик двигателя, установленного на воздушном судне, и не касается ограничений и допусков для конкретных двигателей. Кодекс не распространяется на наземные механические или электрические газовые турбины, которые являются предметом PTC 22. Данного Кодекса недостаточно для сертификации или аттестации разрабатываемых двигателей, и он не предназначен для определения данных исследований.Хотя этот кодекс не охватывает требований к переходным испытаниям, признается, что переходные испытания могут потребоваться для удовлетворения некоторых ограниченных контрактных требований. Информация о переходных испытаниях предоставляется здесь для поддержки комплексной программы испытаний.

Содержание

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *