Вертолетный двигатель принцип работы: Двигатель вертолета. Фото. Видео. Определение.

Содержание

Двигатель вертолета. Фото. Видео. Определение.

 

 

Двигатель вертолета служит для вращения несущего винта. Если на вертолете имеется несколько несущих винтов, то они могут приводиться во вращение от одного общего двигателя или каждый от отдельного двигателя, но так, чтобы вращение винтов было строго синхронизировано.

Назначение двигателя на вертолете отличается от назначения двигателя на самолете, автожире, дирижабле, так как в первом случае он вращает несущий винт, посредством которого создает как тягу, так и подъемную силу, в остальных же случаях он вращает тянущий винт, создавая только тягу «ли силу реакции газовой струи (на реактивном самолете), также дающей только тягу.

Если на вертолете установлен поршневой двигатель, то в его конструкции должен быть учтен ряд особенностей, присущих вертолету.

 

Двигатель вертолета

 

Вертолет может летать при отсутствии поступательной скорости, т. е. висеть неподвижно относительно воздуха. В этом случае отсутствует обдув и охлаждение двигателя, водо-радиатора и маслорадиатора, в результате чего возможен перегрев двигателя и выход его из строя. Поэтому на вертолете целесообразней применять двигатель не водяного, а воздушного охлаждения, так как последний не нуждается в тяжелой и громоздкой системе жидкостного охлаждения, для которой на вертолете потребовались бы очень большие поверхности охлаждения.

Двигатель воздушного охлаждения, обычно устанавливаемый на вертолете в туннеле, должен иметь привод для вентилятора принудительного обдува, который обеспечивает охлаждение двигателя на режиме висения и при горизонтальном полете, когда скорость относительно невелика.

В этом же туннеле устанавливается маслорадиатор. Регулировка температуры двигателя и масла может осуществляться путем изменения величины входного или выходного отверстий туннеля при помощи подвижных заслонок, управляемых из кабины летчика вручную или автоматически.

Авиационный поршневой двигатель обычно имеет номинальное число оборотов порядка 2000 в минуту. Понятно, что полное число оборотов двигателя на винт передавать нельзя, так как при этом концевые скорости лопастей будут настолько велики, что вызовут возникновение скоростного срыва потока. Из этих соображений число М на концах лопастей должно быть не более 0,7—0,8. Кроме того, при больших центробежных силах несущий винт был бы тяжелой конструкции.

Подсчитаем, какова величина максимально допустимых оборотов несущего винта диаметром в 12 м, при которых число М концов лопастей не превышает 0,7 для высоты полета в 5000 м при скорости полета в 180 км/час,

 

Двигатель вертолета

 

Итак, двигатель для вертолета обязательно должен иметь редуктор с высокой степенью редукции.

На самолете двигатель всегда жестко соединен с винтом. Прочный, малого диаметра цельнометаллический винт легко выдерживает рывки, сопровождающие запуск поршневого двигателя, когда он резко набирает несколько сот оборотов. Винт вертолета, имеющий большой диаметр, далеко разнесенные от оси вращения массы п, следовательно, большой момент инерции, не рассчитан на резкие переменные нагрузки в плоскости вращения; при запуске может произойти повреждение лопастей от пусковых рывков.

Поэтому необходимо, чтобы в момент запуска несущий винт вертолета был отсоединен от двигателя, т. е. двигатель должен запускаться вхолостую, без нагрузки. Обычно это осуществляется введением в конструкцию двигателя фрикционной и кулачковой муфт.

Перед запуском двигателя муфты должны быть выключены, при этом вращение вала двигателя на несущий винт не передается.

Однако без нагрузки двигатель может развить очень большие обороты (дать раскрутку), которые вызовут его разрушение. Поэтому при запуске до включения муфт нельзя полностью открывать дроссельную заслонку карбюратора двигателя и превышать установленное число оборотов.

 

Двигатель вертолета

 

Когда двигатель уже запущен, необходимо соединить его с несущим винтом посредством фрикционной муфты.

В качестве фрикционной муфты может служить гидравлическая муфта, состоящая из нескольких металлических дисков, покрытых материалом, обладающим высоким коэффициентом трения. Часть дисков соединена с валом редуктора двигателя, а промежуточные диски соединены с приводом главного вала к несущему винту.

До тех пор, пока диски не сжаты, они свободно проворачиваются относительно друг друга. Сжатие дисков осуществляется поршнем. Подача масла с высоким давлением под поршень заставляет поршень передвигаться и постепенно сжимать диски. При этом крутящий момент от двигателя передается на винт постепенно, плавно раскручивая винт.

Счетчики оборотов, установленные в кабине, показывают числа оборотов двигателя и винта. Когда обороты двигателя и винта равны, это означает, что диски гидравлической муфты плотно прижаты друг к другу и можно считать, что муфта соединена по типу жесткого сцепления. В этот момент может быть плавно (без рывков) включена кулачковая муфта.

Наконец, для обеспечения возможности самовращения, несущего винта надо, чтобы винт автоматически отключался от двигателя. До тех пор, пока двигатель работает и вращает винт, кулачковая муфта находится в зацеплении. При отказе же двигателя его обороты быстро уменьшаются, но несущий винт некоторое время по инерции продолжает вращение с тем же числом оборотов; в этот момент кулачковая муфта выходит из зацепления.

Несущий винт, отсоединенный от двигателя, может продолжать затем вращение на режиме самовращения.

Полет на режиме самовращения с учебными целями производится при выключенном двигателе или при работающем двигателе, в последнем случае обороты его уменьшаются настолько, чтобы винт (с учетом редукции) делал большее число оборотов, чем коленчатый вал двигателя.

После посадки вертолета обороты двигателя сначала уменьшаются, выключается муфта сцепления, а затем останавливается двигатель. При стоянке вертолета винт всегда должен быть заторможен, иначе он может начать вращаться от порывов ветра.

 

Двигатель вертолета

 

Мощность двигателя вертолета расходуется на преодоление сопротивления вращения несущего винта, на вращение рулевого винта (6—8%), на вращение вентилятора (4—6%) и на преодоление потерь в трансмиссии (5—7%).

Таким образом, несущий винт использует не всю мощность двигателя, а только часть ее. Использование винтом мощности двигателя учитывается коэффициентом, который показывает, какую часть мощности двигателя использует несущий винт.

Чем выше этот коэффициент, тем более совершенна конструкция вертолета. Обычно = 0,8, т. е. винт использует 80 % мощности двигателя:

Мощность поршневого двигателя зависит от весового заряда воздуха, всасываемого в цилиндры, или от плотности окружающего воздуха. В связи с тем, что с поднятием на высоту плотность окружающего воздуха уменьшается, постоянно падает также мощность двигателя. Такой двигатель носит название невысотного. С поднятием на высоту 5000—6000 м мощность такого двигателя уменьшается примерно вдвое.

Для того чтобы до определенной высоты мощность двигателя не только падала, а даже увеличивалась, на магистрали всасывания воздуха в двигатель ставят нагнетатель, повышающий плотность всасываемого воздуха. За счет нагнетателя мощность двигателя до определенной высоты, называемой расчетной, возрастает, а затем падает так же, как у невысотного.

Нагнетатель приводится во вращение от коленчатого зала двигателя. Если в передаче от коленчатого вала к нагнетателю имеются две скорости, причем при включении второй скорости увеличиваются обороты нагнетателя, то с поднятием на высоту можно дважды обеспечивать повышение мощности.

Такой двигатель имеет уже две расчетные высоты.

На вертолетах, как правило, устанавливаются двигатели с нагнетателями.

Агрегаты техники

Принцип работы двигателя самолета

Впервые самолет с турбореактивным двигателем (ТРД) поднялся в воздух в 1939 году. С тех пор устройство двигателей самолетов совершенствовалось, появились различные виды, но принцип работы у всех них примерно одинаковый. Чтобы понять, почему воздушное судно, имеющий столь большую массу, так легко поднимается в воздух, следует узнать, как работает двигатель самолета. ТРД приводит в движение воздушное судно за счет реактивной тяги. В свою очередь, реактивная тяга является силой отдачи струи газа, которая вылетает из сопла. То есть получается, что турбореактивная установка толкает самолет и всех находящихся в салоне людей с помощью газовой струи.

Реактивная струя, вылетая из сопла, отталкивается от воздуха и таким образом, приводит в движение воздушное судно.

Конструкция

Устройство двигателя самолета достаточно сложное. Рабочая температура в таких установках достигает 1000 и более градусов. Соответственно, все детали, из которых двигатель состоит, изготавливаются из устойчивых к воздействию высоких температур и возгоранию материалов. Из-за сложности устройства существует целая область науки о ТРД.

ТРД состоит из нескольких основных элементов:

Перед турбиной установлен вентилятор. С его помощью воздух затягивается в установку извне. В таких установках используются вентиляторы с большим количеством лопастей определенной формы. Размер и форма лопастей обеспечивают максимально эффективную и быструю подачу воздуха в турбину. Изготавливаются они из титана. Помимо основной функции (затягивания воздуха), вентилятор решает еще одну важную задачу: с его помощью осуществляется прокачка воздуха между элементами ТРД и его оболочкой.

За счет такой прокачки обеспечивается охлаждение системы и предотвращается разрушение камеры сгорания.

Возле вентилятора расположен компрессор высокой мощности. С его помощью воздух поступает в камеру сгорания под высоким давлением. В камере происходит смешивание воздуха с топливом. Образующаяся смесь поджигается. После возгорания происходит нагрев смеси и всех расположенных рядом элементов установки. Камера сгорания чаще всего изготавливается из керамики. Это объясняется тем, что температура внутри камеры достигает 2000 градусов и более. А керамика характеризуется устойчивостью к воздействию высоких температур. После возгорания смесь поступает в турбину.

Турбина представляет собой устройство, состоящее из большого количества лопаток. На лопатки оказывает давление поток смеси, приводя тем самым турбину в движение. Турбина вследствие такого вращения заставляет вращаться вал, на котором установлен вентилятор. Получается замкнутая система, которая для функционирования двигателя требует только подачи воздуха и наличия топлива.

Далее смесь поступает в сопло. Это завершающий этап 1 цикла работы двигателя. Здесь формируется реактивная струя. Таков принцип работы двигателя самолета. Вентилятор нагнетает холодный воздух в сопло, предотвращая его разрушение от чрезмерно горячей смеси. Поток холодного воздуха не дает манжете сопла расплавиться.

В двигателях воздушных судов могут быть установлены различные сопла. Наиболее совершенными считаются подвижные. Подвижное сопло способно расширяться и сжиматься, а также регулировать угол, задавая правильное направление реактивной струе. Самолеты с такими двигателями характеризуются отличной маневренностью.

Виды двигателей

Двигатели для самолетов бывают различных типов:

  • классические;
  • турбовинтовые;
  • турбовентиляторные;
  • прямоточные.

Классические установки работают по принципу, описанному выше. Такие двигатели устанавливают на воздушных судах различной модификации. Турбовинтовые функционируют несколько иначе. В них газовая турбина не имеет механической связи с трансмиссией. Эти установки приводят самолет в движение с помощью реактивной тяги лишь частично. Основную часть энергии горячей смеси данный вид установки использует для привода воздушного винта через редуктор. В такой установке вместо одной присутствует 2 турбины. Одна из них приводит компрессор, а вторая – винт. В отличие от классических турбореактивных, винтовые установки более экономичны. Но они не позволяют самолетам развивать высокие скорости. Их устанавливают на малоскоростных воздушных судах. ТРД позволяют развивать гораздо большую скорость во время полета.

Турбовентиляторные двигатели представляют собой комбинированные установки, сочетающие элементы турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Они отличаются от классических большим размером лопастей вентилятора. И вентилятор, и винт функционируют на дозвуковых скоростях. Скорость перемещения воздуха понижается за счет наличия специального обтекателя, в который помещен вентилятор. Такие двигатели более экономично расходуют топливо, чем классические. Кроме того, они характеризуются более высоким КПД. Чаще всего их устанавливают на лайнерах и самолетах большой вместительности.

Прямоточные воздушно-реактивные установки не предполагают использование подвижных элементов. Воздух втягивается естественным путем благодаря обтекателю, установленному на входном отверстии. После поступления воздуха двигатель работает аналогично классическому.

Некоторые самолеты летают на турбовинтовых двигателях, устройство которых гораздо проще, чем устройство ТРД. Поэтому у многих возникает вопрос: зачем использовать более сложные установки, если можно ограничиться винтовой? Ответ прост: ТРД превосходят винтовые двигатели по мощности. Они мощнее в десятки раз. Соответственно, ТРД выдает гораздо большую тягу. Благодаря этому обеспечивается возможность поднимать в воздух большие самолеты и осуществлять перелеты на высокой скорости.

Совершая полет в самолете в большинстве случаев люди никогда не задумываются о том, как работает его двигатель. Но на самом деле о работе двигателя и реактивной тяги с помощью, которой работает сам двигатель, знали ее в Античное время. Но применить эти знания на практике смогли не так давно, так как раньше не технологии не позволяли никому достичь его исправной работы. Гонка вооружения между Англией и Германией стала толчком к созданию ТРД (турбореактивного двигателя).

В работе ТРД самолета нет никаких сложностей, принцип его работы может понять почти каждый человек. Но данный двигатель имеет несколько нюансов, их соблюдение контролируется под строгим присмотром руководства. Для того чтобы авиалайнер смог держаться в небе, необходима идеальная работа двигателя. Так как от работы двигателя напрямую зависят жизни пассажиров находящихся на борту авиатранспорта.

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.

Принцип работы турбореактивного двигателя

В отличие от реактивного двигателя, который пользуется спросом почти у всех самолетов, турбореактивный двигатель больше подходит для пассажирских авиалайнеров. Так как для работы реактивного двигателя необходимо не только топливо, но и окислитель.

Благодаря своему строению окислитель поступает вместе с топливом из бака. А в случаи с ТРД окислитесь, поступает напрямую из атмосферы. А в остальном их работа совершенно идентична и не отличается друг от друга.

У турбореактивного двигателя главной деталью является лопасть турбины, так как от ее исправной работы напрямую зависит мощность двигателя. Благодаря этим лопастям и образуется тяга, которая необходима для поддержания скорости самолета. Если сравнить одну лопасть с автомобильным двигателем, то она сможет обеспечить мощностью целых десять машин.

Лопасти устанавливаются за камерой сгорания, так как там нагнетается самое высокое давления, также температура воздуха в данной части двигателя может доходить до 1400 градусов Цельсия.

В целях улучшения прочности и устойчивости лопасти перед различными факторами их монокристаллизируют, благодаря этому они могут держать высокую температуру и давление. Прежде чем установить такой двигатель на самолет его тестируют на полном тяговом усилителе. Также двигатель должен получить сертификат от Европейского совета по безопасности.

Атомный двигатель

В период холодной войны в мире были попытки создания атомного двигателя, за основу был взят турбореактивный двигатель. Главной задумкой ученых было создание двигателя, основанного не на химической реакции радиоактивных веществ, а на вырабатываемом тепле от ядерного реактора. Он должен был находиться на месте камеры сгорания.

В теории воздух должен был проходить через работающую зону реактора, благодаря этому реактор должен был остужаться, а температура воздуха наоборот возрастать. После чело воздух должен был расширяться и выходить через сопла (выхлоп) на этот момент скорость воздуха должна была превышать скорость полета самолета.

В Советском союзе были попытки проведения испытаний подобного двигателя, также ученные в соединенных штатах Америки, вели разработку данного двигателя, и их работа почти подходила к тестам двигателя на настоящем самолете.

Но по ряду причин разработки этого двигателя было решено закрыть. Так как у двигателя было множество недостатков, а именно:

  • Пилоты были подвержены постоянному радиоактивному облучению на протяжении всего полета.
  • Вместе с воздухом через сопла выходили и частички радиоактивного элемента в атмосферу.
  • В том случае если самолет терпел крушение, был очень большой шанс взрыва радиоактивного реактора, что влекло за собой радиоактивное отравление на довольно большой площади.

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.

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.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию топлива в тепловую, путем сжигания, а после — в полезную, механическую. Однако то, как это происходит, несколько отличается. В обоих двигателях происходит 4 основных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выхлоп. Т.е. в любом случае в двигатель сначала входит воздух (с атмосферы) и топливо (из баков), далее воздух сжимается и в него впрыскивается топливо, после чего смесь воспламеняется, из-за чего значительно расширяется, и в итоге выбрасывается в атмосферу. Из всех этих действий выдает энергию лишь расширение, все остальные необходимы для обеспечения этого действия.

А теперь в чем разница. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят постоянно и одновременно, но в разных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в разный момент времени и по очереди. К тому же, чем более сжат воздух, тем большую энергию можно получить при сгорании, а на сегодняшний день степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.е. в процессе прохода через двигатель воздух уменьшается в объеме, а соответственно увеличивает свое давление в 35-40 раз. Для сравнения в поршневых двигателях этот показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и совершенных образцах. Соответственно имея равный вес и размеры газотурбинный двигатель гораздо более мощный, да и коэффициент полезного действия у него выше. Именно этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации в наши дни.

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.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще называется турбиной низкого давления, состоящую из одного или нескольких рядов лопаток, которые отбирают оставшуюся после турбины компрессора энергию у газов и таким образом вращает воздушный винт, который может находится как спереди так и сзади двигателя. После второй секции турбины, отработанные газы выходят фактически уже самотеком, не имея практически никакой энергии, поэтому для их вывода используются просто выхлопные трубы. Подобные двигатели используются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, только вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, поэтому такие двигатели также имеют выхлопное сопло. Но основное отличие состоит в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, который закрыт в кожух. Потому такой двигатель еще называется двуконтурным, ведь воздух проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, который необходим лишь для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют довольно «пухлую» форму. Именно такие двигатели применяются на большинстве современных авиалайнеров, поскольку являются наиболее экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и эффективными при полетах на высотах выше 7000-8000м и вплоть до 12000-13000м.

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.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором получил широкое применение. При работающем двигателе идет непрерывный процесс. Воздух проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор. Затем он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается также топливо, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины расширяются и приводят ее во вращение. Далее газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Максимальная температура имеет место и на воде камеры сгорания.

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.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Вертолётный двигатель - это... Что такое Вертолётный двигатель?

Вертолётный двигатель
         На некоторых вертолётах применяли самолётные турбовинтовые двигатели (См. Турбовинтовой двигатель) одновальной схемы, которые вытесняются, особенно на многодвигательных вертолётах, двухвальными турбовинтовыми двигателями с так называемой свободной турбиной (рис.). В таких двигателях турбокомпрессор не имеет механической связи с несущим винтом. Применение двухвального двигателя повышает эффективность использования силовой установки вертолёта, которая, независимо от частоты вращения турбокомпрессора, устанавливает наивыгоднейшую для каждого режима полёта частоту вращения несущего винта. Двухвальные двигатели со свободной турбиной обеспечивают более высокую надёжность работы силовой установки.

         Возможен также реактивный привод несущего винта. При этом окружное усилие прикладывается непосредственно к лопастям несущего винта без применения тяжёлой и сложной механической трансмиссии. Окружное усилие создаётся или автономными реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта, или истечением газа (сжатого воздуха) из сопловых отверстий, расположенных на концах лопастей. Экономичность реактивного привода ниже механического. Из реактивных приводов наиболее экономичным является привод с турбореактивными двигателями на лопастях винта, однако из-за сложности конструкции он не получил практического применения.

         Лит.: Силовые установки вертолетов. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1959; Вертолетные газотурбинные двигатели. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1966.

         Г. Н. Леонов.

        

        Схема вертолётного турбовинтового двигателя со свободной турбиной: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина для привода компрессора; 4 — свободная турбина.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Вертолётная площадка
  • Вертолётный спорт

Смотреть что такое "Вертолётный двигатель" в других словарях:

  • вертолётный — см. вертолёт; ая, ое. Вертолётный двигатель. В ая площадка …   Словарь многих выражений

  • вертолётный — ая, ое. прил. к вертолет. Вертолетный двигатель …   Малый академический словарь

  • Вертолёт —         летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлётом и посадкой, подъёмная сила в котором создаётся одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово «вертолёт» введено вместо иностранного «геликоптер». В. взлетает… …   Большая советская энциклопедия

  • вертолёт — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила и тяга для горизонтального полёта создаются одним или двумя т. н. несущими винтами. Вертолёт может взлетать вертикально с места без разбега и садиться без пробежки, он может… …   Энциклопедия техники

  • вертолёт — а; м. Летательный аппарат тяжелее воздуха, с вертикальным взлётом и посадкой, подъёмная сила которого создаётся горизонтальными несущими винтами; геликоптер. Грузовой, военный, санитарный в. Одновинтовой в. ◁ Вертолётный, ая, ое. В. двигатель. В… …   Энциклопедический словарь

  • вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт — летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… …   Энциклопедия «Авиация»

  • вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт — летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Специальный лётный отряд «Россия» — ИКАО RSD Позывной State Aero Дата основания 1956 …   Википедия

  • Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД)  тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… …   Википедия

  • Комбинированный вертолёт — Винтокрыл  аэродинамический летательный аппарат, способный к вертикальному взлёту и посадке, в котором подъёмная сила создаётся комбинированной несущей системой, состоящей из одного или двух несущих винтов и крыла. Представляет собой комбинацию… …   Википедия

Авиационные газотурбинные двигатели / Хабр

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.

Нарушая законы аэродинамики. Какие новые моторы создаются на "ОДК-Климов"

Без элементов фантазии и творчества начертить на бумаге конструкцию будущего мотора нельзя. Необходимо чувствовать тонкую грань между конструкцией и прочностными расчетами. Так считают на старейшем предприятии авиастроительной отрасли "ОДК-Климов", которое было основано в Санкт-Петербурге в 1914 году. Еще в начале прошлого века Владимир Климов, который заложил основы советской конструкторской школы и чье имя сейчас носит крупнейший российский разработчик авиадвигателей, придавал особую роль красоте и видел ее в каждом чертеже. В авиации хорошо известна фраза конструктора Андрея Туполева: "Не красиво — не полетит". Эти традиции создания мощных, надежных, красивых двигателей в "Климове" сохраняются до сих пор.

© Роман Азанов/ТАСС

В составе Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК, входит в госкорпорацию "Ростех") и является ведущим разработчиком газотурбинных двигателей полного цикла — от осевой линии до сертификации.

Авиационная техника с силовыми установками "Климова" эксплуатируется более чем в 80 странах мира. Двигатели установлены на 85% отечественных вертолетов. На моторах летают вертолеты Ми-8, Ми-14, Ми-24, Ми-17, Ми-28, Ми-35, Ка-27, Ка-31, Ка-32, Ка-52, а также истребители МиГ-29/МиГ-35 всех модификаций. В марте 2019 года двигатели петербургского завода подняли в небо новый легкий военно-транспортный самолет Ил-112В, в дальнейшем планируется поставить их модификацию на региональный пассажирский турбовинтовой Ил-114.

В 2014 году состоялось открытие современного комплекса — административных и производственных корпусов с новейшей инженерной инфраструктурой и передовым оборудованием, предприятие из центра города было переведено в Приморский район. Сегодня завод имеет конструкторское бюро, производственную и экспериментальную базы, испытательные стенды и сервисную службу. Штат сотрудников — более 2500 человек.

История "Климова" началась в 1914 году с подписания императором Николаем II Высочайшего разрешения о создании в Санкт-Петербурге завода "Русский Рено". В 1915-м был выполнен первый государственный заказ на изготовление двигателей Renault 12FE, которые устанавливались на военные летательные аппараты французского и отечественного производства, среди которых был знаменитый "Илья Муромец" И.И. Сикорского. Примечательно, что в 60-е годы заводом разрабатывались жидкостно-ракетные двигатели для зенитно-ракетного комплекса С-200 и ракеты УР-100, а в 1976 году был создан первый в мире газотурбинный двигатель ГТД-1000Т для танка Т-80. В 1980-м был разработан факел для Олимпийских игр.

Продолжение

В настоящее время производственная программа предприятия заметно наращивается, а в последние годы — особенно быстрыми темпами. Сегодня серийное производство позволяет предприятию выпускать до 500 двигателей в год.

' ТАСС'

"Если говорить о том, чего мы достигли, то прежде всего мы отталкиваемся от тех задач, которые перед нами ставили ОДК, Ростех и государство. Я считаю, что все задачи успешно решены. Сегодня производственные мощности сосредоточены на одной площадке, есть концепция дальнейшего развития, которая поддерживается. Мы с оптимизмом смотрим в будущее! Сегодня молодежь активно идет работать к нам, кадрового голода нет. Желающих много. И люди нужны всегда", — рассказал в интервью ТАСС в преддверии 105-летия предприятия исполнительный директор "ОДК-Климов" Герой Советского Союза Александр Ватагин.

Исполнительный директор "ОДК-Климов" Александр Ватагин

© Петр Ковалев/ТАСС

Школа полностью должна уметь компоновать мотор. Коллективы школ — это самое главное. Только если есть коллектив и он с соответствующей квалификацией, можно создать отличный мотор

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

Это сегодня возможности компьютера шагнули далеко вперед — когда такой техники не было, наличие компетенции разработчика позволило построить до сих пор непревзойденный мотор: реактивный двигатель РД-33 для истребителя МиГ-29. Он создавался на предприятии еще в начале 1970-х. "Это лучший двигатель в своем классе, — говорит Ватагин. — Поэтому очень важно наличие школы разработки, а таких школ в СССР было несколько, и очень важно их сохранять и развивать. Они разные, но все они, находясь в ОДК, очень плотно взаимодействуют. И сейчас мы можем объединиться для решения любой сложной технической задачи".

"Мы абсолютно независимы"

Одна из важнейших задач, которую удалось решить за последние годы "Климову" и целому ряду других предприятий ОДК, — это импортозамещение. Причем были намного улучшены технические характеристики замещаемой продукции.

  • Под единым винтом. Зачем объединяются "Миль" и "Камов"
  • Под маркой "Ми": самые уникальные вертолеты Миля

"Мы полностью ушли от зависимости от украинского предприятия "Мотор Сич". По всей номенклатуре разработки "Климова" и проектам, над которыми предприятие раньше работало совместно с Украиной, мы абсолютно независимы", — говорит Ватагин. Именно "Мотор Сич" в Советском Союзе и в Европе многие годы являлся флагманом моторостроения. Он создавал больше всех двигателей для военной, транспортной и гражданской авиации. Но с 2014 года (когда произошли известные события в Киеве) объем российских заказов для компании снизился в десять раз. 

На данный момент будущее у "Мотор Сич" мы не видим. Когда-то это был флагман среди моторостроительных предприятий, завод с лучшим оборудованием, на котором размещалось производство самых массовых двигателей. Но время идет. Оно беспощадно. Оборудование и технологии устаревают. Ограниченность рынка и произошедшие политические события однозначно губительно влияют на "Мотор Сич". Сегодня он далеко не флагман и с моторостроительной промышленностью России не сравним

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

© Петр Ковалев/ТАСС

"Но тем не менее мы отношения поддерживаем, потому что эти отношения между предприятиями и людьми, которые там работают, выстраивались десятилетиями, — рассказывает Ватагин. — Мы занимались одним и тем же продуктом, работали на одних и тех же рынках. Мы и сейчас там сталкиваемся, конкурируем. Поэтому мы находимся в тесном контакте. И они производят двигатели, разработанные у нас, мы сопровождаем и поддерживаем документацию в правильном состоянии. То есть мы продолжаем работать, но зависимость от "Мотор Сич" отсутствует".

Ватагин признает, что у украинского предприятия все же есть отдельные компетенции по большим двигателям — Д-18Т, Д-36 и Д-436, но это "не является чем-то уникальным и суперсовременным". "Исторически так сложилось, что все производство было там", — добавляет он.

© Петр Ковалев/ТАСС

"Сейчас перед нами стоит задача закрыть всю линейку по газотурбинным двигателям для вертолетов, за исключением больших моторов для вертолета Ми-26. Потому что размерность, на которую мы ориентированы, не позволяет заниматься таким двигателем, — говорит исполнительный директор "ОДК-Климов". — Мы понимаем принципы, готовы создавать, но у нас есть определенная производственная база, которая рассчитана на определенную размерность. Наша техническая и технологическая база позволяет создавать турбовинтовые и турбовальные двигатели в размерности до 6000 л.с., а в размерности тяги до 11 тонн — турбореактивные моторы".

"Здесь все делает электроника"

После разрыва с Украиной в 2014 году климовцы наладили серийное производство двигателей ВК-2500 из 100% российских комплектующих. И если в начале таких моторов было выпущено около десяти, то в последние годы — до 400 в год.

  • Техника, способная удивлять. Летчик-испытатель о боевом потенциале вертолетов России
  • Как "учат воевать" морские вертолеты. Летчик-испытатель "Камова" о секретах мастерства

ВК-2500 создан на смену вертолетному двигателю ТВ3-117, выполнен в трех модификациях — мощностью 2000, 2200 и 2400 л.с. Он имеет низкую цену, а самое главное — низкую стоимость ремонта, что значительно уменьшает стоимость всего жизненного цикла изделия. В семействе этих моторов используется современная цифровая электронная система управления и контроля (БАРК-78), что позволяет обеспечивать более высокие эксплуатационные характеристики.

Ударный вертолет Ми-28НМ

© Сергей Бобылев/ТАСС

ВК-2500П — последняя разработка, считается лучшим мотором. В нем полностью цифровое управление. С этим мотором будут летать наши новые вертолеты Ми-28НМ, которые в скором времени начнут поступать в российские войска.

На сегодняшний день начаты госиспытания, сертификация для Минобороны ВК-2500П. И одно из основных отличий двигателя — использование электронной системы автоматического управления типа FADEC. Преимущество, которое получает вертолет, — это то, что двигатель ВК-2500П может устанавливаться на все объекты, на которых штатно стоят двигатели ТВ3-117 и ВК-2500. Мы считаем, что очень целесообразно переходить на этот мотор, потому что он имеет совершенно другие ресурсы, облегчает процесс управления машиной. Ни у кого ничего подобного нет

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

Климовцы создали такой мотор, который даже в случае полного выхода из строя электроники не теряет управление над двигателем, и вертолет не падает. "То есть с точки зрения боевой живучести это уникальная вещь, такого еще никто не реализовал", — говорит Ватагин.

Двигатель ВК-2500

© Петр Ковалев/ТАСС

Кроме того, удалось добиться того, что характеристики российского ВК-2500 по сравнению с украинским стали значительно выше. К примеру, в лопатках, которые производятся на "Мотор Сич", применяется совсем другая технология изготовления, что в значительной степени снижает эффективность. Рассказывают на предприятии и еще об одном преимуществе мотора — когда раньше на вертолете требовался дополнительный отбор мощности для тех или иных потребностей, то пилот это сразу ощущал, ему приходилось выполнять определенные манипуляции, чтобы удержать машину и сохранить параметры полета. Здесь все это делает электроника.

Если, к примеру, на Ми-8, где стоял двигатель ТВ3-117, поставить этот новый мотор ВК-2500, мы получим другой вертолет с отличными характеристиками

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

Еще одна модификация — ВК-2500ПС-03 — в серию пошла относительно недавно. В 2018 году эти двигатели в составе силовой установки вертолета Ми-171А2 принимали участие в демотуре по Юго-Восточной Азии. Версия ВК-2500ПС-02 будет ставиться на вертолет Ка-32. Технические решения, примененные в нем, позволяют точно определить реальное состояние двигателя, что в свою очередь исключает влияние человеческого фактора.

Двигатель ВК-2500ПС

© Петр Ковалев/ТАСС

"Сегодня по ключевому нашему продукту — двигателям ВК-2500 и ТВ3-117 — у нас локализация порядка 35%, и мы не намерены ее увеличивать. Потому что есть предприятия, где мы можем получить ту же номенклатуру по меньшей цене. При этом мы однозначно ставим задачу иметь по каждой номенклатуре двух-трех поставщиков, чтобы была конкуренция", — говорит глава предприятия, отмечая, что такая модель работает во всем мире и именно за ней будущее. Такой же концепции придерживается и ОДК.

Однако именно климовцы были первыми в отстаивании такой позиции. Сначала никто не верил в возможности реализации именно этой модели. "Нам потребовалось пять лет, чтобы всех убедить, что необходимо строить предприятие по такой модели, — аутсорсинг, за ним будущее. С 2010 по 2019 год мы реализовали это и будем дальше развивать, сегодня в корпорации это поддерживают", — говорит Ватагин.

"Большая история впереди"

Среди последних разработок предприятия — самолетный двигатель ТВ7-117СТ (мощностью 3100 л.с.) и вертолетный ТВ7-117В. Последний по характеристикам является лучшим в мире в своей размерности. "Мы очень рассчитываем на то, что вертолет Ми-38, который оснащается этим двигателем, станет популярным и массовым. У этого мотора большая история впереди", — говорит исполнительный директор завода.

Самолетный двигатель ТВ7-117СТ

© Петр Ковалев/ТАСС

Конструкция ТВ7-117В предусматривает возможность эксплуатации во всех климатических условиях на высоте до 6500 метров. Работоспособность обеспечивается в диапазоне от –60 ºС до +50 ºС.

Эта разработка никакого отношения к Украине не имеет, это чисто российский мотор. Яркий пример импортозамещения канадско-американского P&W127. "ТВ7-117В уже сертифицирован, и на сегодняшний день проходит испытания самолетная версия двигателя ТВ7-117СТ (для Ил-112В), а также ТВ7-117СТ-01 (для гражданского самолета)", — говорит Ватагин, отмечая, что создание линейки двигателей на базе одного газогенератора — перспективное направление, которое предполагает определенную унификацию и позволяет делать двигатели дешевле, а производство — более мобильным.

© Петр Ковалев/ТАСС

Исторически в СССР было так: если что-то создавалось для Вооруженных сил, то в дальнейшем делалась версия гражданская. Здесь другой порядок: мы сертифицировали версию для народного хозяйства, и теперь стоит вопрос сделать ТВ7-117В в военной версии — на его базе сделать мотор для Минобороны. С самолетной версией мы идем параллельными курсами

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

© Петр Ковалев/ТАСС

Что касается ТВ7-117СТ, то 30 марта этого года он впервые поднял в небо новый отечественный самолет Ил-112В, также модификация этого двигателя будет работать на региональном самолете Ил-114, первый полет которого намечен на осень 2020-го.

Время не стоит на месте

В конце 1970-х на предприятии создали легендарный РД-33. Это самый массовый реактивный двигатель в своем классе, стоит на вооружении 25 стран мира в составе истребителей МиГ-29.

Для сверхманевренного самолета МиГ-29ОВТ была разработана модификация двигателя с отклоняемым вектором тяги (ОВТ). Уникальная конструкция сопла обеспечивает возможность всеракурсного изменения вектора тяги, наибольшую угловую скорость его отклонения и наименьшее увеличение массы двигателя. С двигателями РД-33ОВТ самолет может совершать любые маневры, которые не под силу другим истребителям.

МиГ-29ОВТ

© Роман Азанов/ТАСС

Имеется и еще одна модификация — РД-33МК, которая разработана специально для палубного истребителя МиГ-29К/КУБ, также устанавливается на МиГ-35. Этот мотор с повышенной тягой и ресурсом, которого нет больше ни у одного двигателя.

ОВТ — это опция, которой может быть оборудован двигатель РД-33МК. В этом направлении мы не стоим на месте. Сейчас мы далеко ушли вперед по углу и по скорости перекладки, по ресурсу ОВТ, ведь там колоссальная нагрузка. Всеракурсное сопло уникально, такого нет ни у кого в мире

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

РД-33МК

© Сергей Бобылев/ТАСС

"Интерес со стороны инозаказчиков к этому мотору есть, и сейчас заявки на ОВТ отдельно рассматриваются. Есть определенная процедура. И если будет разрешение, то будем работать", — говорит Ватагин. По его словам, определенный интерес есть и у нашего Минобороны. По сути, самолет МиГ-29ОВТ летал с нарушением законов аэродинамики. "Если есть то, что выходит за пределы законов физики, то это то, к чему и нужно стремиться, — полагает он. — Когда воздушное судно (боевой самолет) нарушает те законы, по которым он создавался и по которым все летают, то это дорогого стоит".

Спецпроект на тему

Что касается РД-33МК, то для него разработаны коробки самолетных агрегатов КСА-33 (обеспечивает работу электрических, топливных и гидравлических систем самолета и является важнейшим элементом силовой установки — прим. ТАСС). "Это крайне сложное изделие. Продукт, который выдерживает самые тяжелые нагрузки. Если тяга двигателя больше 9 тонн, а с ней в паре работает эта коробка КСА, то представьте, какая точность расчетов и прочностей должна быть в ней", — рассказывает Ватагин.

Блок автоматического регулирования и контроля (БАРК-42), разработанный для РД-33МК, тоже уникальное изделие, которое позволяет адаптироваться к условиям работы двигателя. "Конечно, говорить, что это искусственный интеллект, — перебор, но это движение уже в данном направлении", — отмечает глава предприятия.

Истребитель МиГ-29К

© Андрей Лузик/пресс-служба Северного флота/ТАСС

Еще один мотор — РД-93 и коробки самолетных агрегатов КСА-54. "Это суперпродукт, и уже можно говорить, что это массовый двигатель", — говорит Ватагин.

Новые горизонты

Ведутся работы по созданию линейки новых двигателей мощностью 500–650 л.с. и 1400–1800 л.с. В "ОДК-Климов" отмечают, что закладываемые в них характеристики призваны обеспечить высокую конкурентоспособность на рынке существующих моторов. Эти проекты планируется реализовать в сжатые сроки.

© Петр Ковалев/ТАСС

"В этом году мы начали работу над двумя моторами — ВК-1600 (мощностью 1600 л.с., для вертолета Ка-62) и газотурбинным турбовальным двигателем ВК-650В для Ка-226Т, Ка-126 и для всех версий "Ансата". Поэтому мы закроем всю эту линейку", — говорит Ватагин.

Многоцелевой легкий вертолет "Ансат" (вверху) и вертолет Ка-226

© Марина Лысцева/ТАСС

Именно двигатели этой размерности, которых на сегодняшний день в стране нет, будут достаточно востребованы и с большой вероятностью, полагает глава предприятия, могут стать массовыми. "Потому что количество легких летательных аппаратов в нашей стране недостаточно, если сравнивать с авиационными державами мира. И еще целое направление — это беспилотники, где могут применяться эти двигатели. Поэтому задача предприятия и корпорации — иметь в свой продуктовой линейке двигатель такой размерности, — говорит он. — В этом году эскизные проекты по этим двум двигателям мы планируем завершить".

© Петр Ковалев/ТАСС

Еще одно перспективное направление — беспилотники. И к этой работе с учетом достижений предприятия (опыт работы с РСК "МиГ" по проекту "Скат") тоже готовы. "У нас 100-процентная уверенность, что если будет объект, которому наши двигатели будут соответствовать по тяге, то с точки зрения управляемости это будет идеально, — говорит Ватагин. — В БЛА основное — это управление. Главные сложности, которые при создании БЛА требуют решения, — это именно вопросы управления: взлет/посадка, заход на цель и так далее. Все остальные становятся вторичными. И в области системы управления, считаю, наше предприятие продвинулось достаточно далеко, и мы готовы к такой работе".

© Петр Ковалев/ТАСС

Еще одно интересное направление, о котором говорит Ватагин, — возврат к легким однодвигательным истребителям. Стоит только обратить внимание на зарубежную тенденцию: у множества стран есть однодвигательные истребители F-16, на смену которым идут самолеты пятого поколения F-35. Огромный потенциал РД-33 позволяет на его базе создать более современный мотор с тягой до 11 тонн.

На наш взгляд, однозначно нужно создавать однодвигательный истребитель, дешевый. У него есть рынок. Предприятиям Ростеха это под силу. Мы рассчитываем на то, что руководство госкорпорации более внимательно посмотрит на это направление, и надеемся, что такая работа будет открыта

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

Сила будущего

Что касается визионерского взгляда на двигатели будущего, то, как считает исполнительный директор "Климова", в них классическая схема применяться уже не будет. Они должны быть "сухими", чтобы применялись газодинамические подшипники, и электрическими, где исключена полностью гидравлика, — по-другому должен решаться вопрос генерации электричества.

Кроме того, при создании таких двигателей должны использоваться материалы и технологии нового уровня. Также если сейчас двигатель имеет примерно 5 тыс. деталей, то в перспективе он будет иметь в десятки, а то и в сотни раз меньше деталей. И конечно, моторы будущего — это гибридные двигатели. "Еще лучше, если смотреть дальше, — это широкое применение различных видов аддитивных технологий в изготовлении всех ДСЕ (детали и сборочные единицы) моторов с малой долей традиционных покупных комплектующих, таких как подшипники и агрегаты. Когда мы говорим, что можно "печатать" двигатели, возможно, это покажется утопией, но за этим может быть будущее", — заключает Ватагин.

© Роман Азанов/ТАСС

Первым шагом к двигателям будущего может стать перспективный вертолетный двигатель, работы над которым на "Климове" уже ведутся.

Мы не видим будущее нашей страны без вертолетов. Особенно отдаленные районы России, где не развита инфраструктура дорог, нуждаются в транспортировке грузов и людей, особенно во время ЧС. Очень хочется, чтобы это была современная техника. Считаем, что нужно создавать перспективный вертолетный двигатель

Александр Ватагин

исполнительный директор АО "ОДК-Климов"

На предприятии рассчитывают, что с 2020 года эта работа возобновится более энергично и более масштабно.


Роман Азанов

ЦИАМ

26 Мая 2015

ЦИАМ на выставке HeliRussia 2015. В ходе выставки пресс-служба ЦИАМ попросила прокомментировать ситуацию в отечественном и мировом двигателестроении Юрия Вячеславовича Фокина, начальника отдела ЦИАМ, занимающегося вертолетными ГТД.

Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова принял участие в 8-й Международной выставке вертолетной индустрии HeliRussia 2015. На ней было представлено 219 компаний из 10 стран. Это крупнейшая в Европе и вторая в мире по масштабу вертолетная выставка. В ходе выставки пресс-служба ЦИАМ попросила прокомментировать ситуацию в отечественном и мировом двигателестроении Юрия Вячеславовича Фокина, начальника отдела ЦИАМ, занимающегося вертолетными ГТД.

- Что из разработок ЦИАМ может привлечь внимание специалистов на выставке?

- Основой критических технологий в вертолетном авиадвигателестроении является применение новых материалов. Именно здесь кроется главный резерв радикального улучшения показателей. В двигателях малой размерности нового поколения требуется существенное повышение температуры газа в неохлаждаемой турбине. Вертолетный двигатель, по сравнению с самолетным, эксплуатируется в более жестких условиях, при запыленности воздуха системы охлаждения турбин работают плохо. Но применять неохлаждаемые турбины при высоком уровне температуры газа можно лишь с переходом на перспективные неметаллические жаропрочные материалы. Значительная часть экспозиции ЦИАМ отведена элементам вертолетных ГТД из композиционных материалов, среди которых: заготовка рабочего колеса турбины из композиционного материала, керамические шары подшипника качения, несущие кольца для усиления роторов ГТД из композиционного материала, заготовка сепаратора из углерод-углеродного керамического материала, рабочее колесо компрессора перспективного МГТД из полимерных композиционных материалов, ротор МГТД с наружным валом и др. Специализированные «вертолетные» разработки ЦИАМ представлены также элементами системы диагностики трансмиссии вертолетов различных типов, элементами конструкции редуктора, а также программными комплексами, предназначенными для отработки малошумных редукторов всех видов вертолетов.

- Есть ли среди технологий, разработанных ЦИАМ, такие, которые можно предложить на рынке в качестве коммерческого продукта?

- У ЦИАМа достаточно сильные позиции в области аэрогазодинамических расчетов в 3D- постановке, то есть трехмерные расчеты течений в лопаточных машинах. Здесь ЦИАМ может предложить свои компетенции, которые позволят повысить эффективность разработок. И кстати, такие работы нами проводятся, и не только в области вертолетных двигателей. Испытания двигателей, прежде всего на высотных стендах, – это тоже тот вид работ, который ЦИАМ может выполнять, в том числе, на контрактной основе. И нельзя забывать, что ЦИАМ в течение многих лет занимал уникальное положение в отечественном двигателестроении. В нем концентрировалась информация практически по всем отечественным двигателям. ЦИАМ обладает уникальным банком информации. Опыт разработки – сейчас это становится достаточно дефицитными знаниями. В КБ приходят молодые сотрудники, которые лучше понимают маркетинг и компьютерные технологии абстрактного свойства и не всегда достаточно хорошо себе представляют, что такое авиационный двигатель.

- Есть ли у ЦИАМ зарубежное сотрудничество по вертолетной тематике?

- Действующих контрактов по вертолетной тематике в настоящее время нет. У нас были контракты с Китаем, но они завершились успешным их выполнением. Предполагается, что будет новый контракт по двигателю для российско-китайского тяжелого вертолета, но пока этот вопрос на стадии согласования. Как я представляю себе, пока не удается выйти на соглашение о том, какой это должен быть вертолет, его размерность, взлетная масса и степень новизны. То ли это будет совершенно новая разработка, то ли модификация на базе Ми-26. Но какое-то решение рано или поздно, я надеюсь, будет принято. Если вертолет будет существенно легче, чем Ми-26, то, наверное, потребуется разработка нового двигателя. 
ЦИАМ участвует в работах, касающихся применения иностранных двигателей на российских вертолетах. Это, конечно, не очень радостная тема, потому что на российских вертолетах должны применяться российские двигатели, и сейчас такая задача ставится в рамках программы импортозамещения, но был период, когда на многих наших вертолетах использовались иностранные двигатели. Такой двигатель должен был пройти определенные процедуры, в частности – получить разрешение на проведение заводских летных испытаний. Заключение об этом выдается ЦИАМом. Естественно, для его подготовки институт сотрудничает с разработчиком. 

- Что именно ЦИАМ «проверяет», если можно так выразиться, в иностранных двигателях?

- Наиболее распространенная практика – это валидация иностранного сертификата, который двигатель получает у своих авиационных служб. Если российские и иностранные требования соответствуют друг другу, то этот сертификат признается нашими авиационными властями. Если в требованиях есть различия и нужны дополнительные работы, то такие работы проводятся и ЦИАМ в большинстве случаев осуществляет научно-техническое сопровождение работ КБ. Сами испытания проводит, как правило, иностранный разработчик, хотя бывали неоднократные случаи, когда испытания иностранных двигателей проводил ЦИАМ. Например, на наших стендах испытывались французские двигатели Turbomeca Arriel в условиях обледенения. Эти работы проводились по заказу разработчика двигателя. Не исключено, что такие испытания будут проводится и в дальнейшем. Испытания на высотных стендах – наиболее интересная область сотрудничества для ЦИАМа. Институт обладает уникальной высотной стендовой базой, которая есть далеко не у всех. И при определенных условиях эти испытания иностранной фирме будет интереснее проводить у нас.

- На выставке демонстрируются новые коммерческие модели. Какие тенденции показывает развитие коммерческого вертолетостроения? Есть ли угроза для многолетнего доминирования семейства Ми-8 в сегменте средних вертолетов? Почему на Западе не могут создать ничего подобного Ми-8?

- Ми-8 – очень удачный вертолет по компоновке, его преимущества – более низкая цена и неприхотливость в эксплуатации. К тому же, сохраняя эти свои преимущества, вертолет постоянно совершенствуется. Сейчас выпускается его новейший вариант Ми-171А2 с модернизированными двигателями. Недавно ЦИАМ выдал заключения о возможности начала летных испытаний этого вертолета, и эти испытания были начаты. Вертолет востребован, и его жизнь будет продолжаться.

- В России налаживается серийное производство ВК-2500 для замены украинских ТВ3-117В на вертолетах Ми и Ка. Есть ли проблемы у этого двигателя? Он лучше или хуже последних модификаций украинского производства?

- И украинский, и российский двигатель имеют в основе один и тот же прототип. Принципиальных различий между ними нет. По удельным показателям они равны, и хотя ресурс у украинского двигателя несколько выше, у ВК-2500 он вполне конкурентоспособен и соответствует мировому уровню. Серийное производство ТВ3-117 было изначально развернуто на украинском предприятии, которое теперь называется «Мотор Сич». Там накопили большой опыт, отработали технологии, внесли усовершенствования в конструкцию. Сейчас в рамках программы импортозамещения ставится задача освоения серийного производства двигателя этого класса в России. В настоящее время это одна из актуальных задач отрасли, в решении которой ЦИАМ принимает активное участие. Надо создать кооперацию предприятий для производства. Ранее детали для ВК-2500 в основном производились на том же «Мотор Сич». На заводе ОАО «Климов» собиралось из них некоторое количество двигателей. Сейчас ставится задача изготовления всех деталей и комплектующих в России. Поскольку при этом вносится существенное число изменений, то они должны сопровождаться испытаниями, подтверждающими возможность безопасного применения. К сожалению, не всегда здесь ЦИАМ встречает понимание, поскольку производитель пытается упростить этот процесс, сократить его сроки, уменьшить объем работ, но в тех случаях, когда дело касается безопасности применения, это недопустимо. Весь необходимый объем работ должен выполняться в соответствии с действующими нормативными документами. Изменились материалы отдельных деталей, изменилась технология, поскольку не все процессы, освоенные на «Мотор Сич», целесообразно воспроизводить у нас в том же виде. Эти изменения носят существенный характер и требуют проверок.

- Вы упомянули о сертификации в этом году ТВ7-117В для Ми-38. Насколько этот двигатель соответствует мировому уровню?

- Этот двигатель близок по характеристикам к зарубежным серийным двигателям этого класса мощности, таким как семейство T700/CT7 компании General Electric и RTM322 Turbomeca, но он, конечно, сильно опоздал по срокам создания. Зарубежные аналоги давно выпускаются серийно, а ТВ7 только сейчас получает сертификат типа. По удельным показателям, по экономичности он близок к зарубежным аналогам, даже несколько их превосходит, но беда всех наших двигателей, и его тоже, – весовые параметры. Это объясняется и особенностями конструкции, и технологиями изготовления, но у ТВ7-117В есть резервы и в перспективе может быть поставлена задача о создании модификации с лучшими весовыми показателями. Он может использоваться не только в Ми-38 и не только в вертолетном варианте, но и в турбовинтовом для транспортного Ил-112 и для самолета местных линий Ил-114, возможность восстановления производства которого рассматривается. Самолетный вариант ТВ7-117СМ для Ил-114, выпускавшегося в Ташкенте, уже имеет сертификат типа.

- Реально ли найти замену для украинского Д-136 на тяжелом Ми-26?

- Для действующего парка вертолетов, очевидно, надо сохранять применение двигателя Д-136, но что касается перспективного тяжелого вертолета, то в качестве оптимального варианта рассматривается создание мощного турбовального двигателя на базе газогенератора двухконтурного ПД-14, который сейчас разрабатывается для МС-21. Это современный двигатель с целым комплексом перспективных технических решений, и использование его готового газогенератора позволит, во-первых, получить высокоэффективный вертолетный двигатель и, во-вторых, сократить сроки и стоимость его создания. После сертификации базового ПД-14 в течение нескольких лет (а для двигателя это небольшой срок) может быть создан вариант турбовального двигателя мощностью 10000 л. с. и больше, который будет превосходить Д-136 и по удельным показателям, и по ресурсу. Газогенератор – главная часть двигателя: это компрессор высокого давления, камера сгорания, турбина компрессора высокого давления, а вместо вентилятора и турбины низкого давления будет применяться силовая турбина для привода винта вертолета. Собственно, двигатель Д-136 создавался по такому же принципу на базе газогенератора двухконтурного Д-36.

- Странная ситуация: отечественные вертолеты легкого класса есть, и очень неплохие, а отечественных двигателей для них нет. Что делается для решения этой проблемы?

- Это особенно обидно, потому что на фирме «Климов» есть проект, уже доведенный до первого опытного экземпляра, – на мой взгляд, удачный проект, который ЦИАМ всегда поддерживал. Это ВК-800В в классе мощности 800 л. с. – аналог тех зарубежных двигателей, которые применяются на Ка-226 и на «Ансате». Он, правда, чуть побольше, но это иногда даже плюс. К сожалению, этот проект находится в замороженном состоянии. Несколько лет назад был изготовлен экземпляр двигателя, начались его испытания, но потом, в основном по финансовым причинам, программа была остановлена. Какие-то работы «Климовым» ведутся за собственные средства, но, к сожалению, говорить об успешном завершении разработки не приходится. 
Есть предложения по двигателям класса 500 л. с. у ступинского ОАО НПП «Аэросила». Это очень дееспособное КБ, которое занимается вспомогательными силовыми установками. Оно способно такой двигатель создать, но для этого должна быть реализована отраслевая программа с соответствующим финансовым обеспечением. История с двигателем РД-600В также достаточно печальная. Этот двигатель разрабатывался в рыбинском НПО «Сатурн» для Ка-62. Было изготовлено чуть ли не 30 с лишним экземпляров, проводились летные испытания, то есть этот двигатель уже летал. Но потом программа сошла на нет. В результате фирма «Камов» переориентировалась на применение иностранного двигателя Ardiden для гражданского вертолета. РД-600В даже получил сертификат типа, хотя и с ограничениями области эксплуатации. Периодически ставился вопрос о возобновлении этой программы, был найден оптимальный вариант двигателя, который можно довести и запустить в серию. Насколько мне известно, сейчас в рамках программы импортозамещения рассматривается возможность реанимации этого проекта несколько в другом конструктивном облике, без редуктора, чтобы он мог заменить на модификациях этого вертолета Ardiden. У ЦИАМа есть предложения по усовершенствованию РД-600В, в частности по улучшению его компрессора. На основе расчетных исследований в 3D-постановке, о которых я уже говорил, были выработаны соответствующие рекомендации. Когда этот компрессор проектировался, таких расчетных средств еще не существовало, поэтому он имеет ряд недостатков, которые можно устранить, повысив эффективность всего двигателя. Будет ли вопрос о его запуске в производство решен или нет? Посмотрим.

- В авиации сейчас применяется 5-е поколение ТРДД. Есть ли отдельная градация по поколениям для вертолетных двигателей?

- Я не большой сторонник деления двигателей на поколения, потому что, на мой взгляд, здесь есть некоторая условность, но если все же привязываться к принятой схеме, то, к примеру, ТВ3-117 – это двигатель 3-го поколения. Однако его последние модификации, в связи с тем, что они оснащаются некоторыми элементами, характерными для более современных разработок, например – электронными системами управления, можно назвать двигателями поколения 3+. ТВ7-117 – это уже следующее, 4-е поколение. Двигатели 4-го поколения за рубежом уже давно введены в эксплуатацию, а после модернизации их уже можно считать двигателями поколения 4+. Там внедрен целый ряд более новых решений, в том числе современные системы управления, у которых тоже есть свои поколения. Так что можно считать, что за рубежом в эксплуатации находятся двигатели поколения 4+, а ТВ7 – это двигатель 4-го поколения. Двигатель на базе газогенератора ПД-14 очевидно уже можно будет отнести к 5-му поколению, но для этого его нужно еще создать. Двигатель ВК-2500 – формально это поколение 3+, но если товар востребован на рынке, то к какому он относится поколению уже не так важно. Главных отличий ТВ7 от ТВ3 два. Во-первых, это существенно более высокие параметры рабочего процесса – степень повышения давления, уровень температуры газа, что позволяет сократить расход топлива. Второе отличие двигателей 4-го поколения – в конструктивной схеме: сокращение числа ступеней и числа деталей. ТВ3 – это многоступенчатый компрессор, сложная, я бы сказал, ажурная конструкция. В двигателях 4-го поколения конструкция проще, а значит – надежнее и дешевле в производстве.

- На выставке будет интересная новинка – двухместный скоростной вертолет соосной схемы «Афалина» российской компании HeliWhale. На систему управления винтом этого вертолета даже выдан международный патент. Можете ли вы прокомментировать эту конструкцию?

- Управление винтом – это тема вертолетчиков, и я не берусь комментировать, насколько новая схема эффективнее традиционной, принятой на соосных вертолетах «Камова». Что касается темы скоростного вертолета, то это направление сейчас постоянно на слуху, но для коммерческого применения скорость не является приоритетным критерием. Она находится чуть ли не на 15-м месте. Главный показатель – это все же экономическая эффективность использования конкретным владельцем, в том числе небольшой компанией и даже частным лицом. Скоростные вертолеты могут рассматриваться для негражданского применения, хотя и там тоже не все так очевидно, но в мировой практике в наши дни – это демонстраторы. Любой демонстратор – это отработка комплекса технологий, в том числе не всегда связанных со скоростью, это вещь полезная для широкого круга исследований. Работает в этом направлении и ЦИАМ, создавая научно-технический задел для создания перспективного вертолетного двигателя, который будет соответствовать концепции «неметаллического», «сухого», «электрического» двигателя. Но это тема для отдельной беседы.

Новости

Согласно Указу Президента Российской Федерации сотрудникам АО «ОДК-Климов» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) вручены награды за большой вклад в разработку и создание новой специальной техники, укрепление обороноспособности страны и многолетнюю добросовестную работу.

Торжественная церемония награждения прошла в актовом зале Смольного. Награды сотрудникам АО «ОДК-Климов» вручил Губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов.

Награды получили шесть сотрудников АО «ОДК-Климов». Ордена Дружбы удостоены заместитель генерального конструктора по САУ Григорий Душиц-Коган и ведущий программист Александр Крылов. Медалями Ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени отмечены старший мастер Денис Меньшиков, начальник сборочного цеха Владимир Романенко и директор программы ВК-2500, ТВ3-117 - главный конструктор Евгений Проданов.

Геннадию Сорокину, наладчику станков и манипуляторов с ПУ 8 разряда, присвоено почетное звание«Заслуженный машиностроитель Российской Федерации».

«Вручение государственных наград сотрудникам ОДК-Климов - это знак признания государством и конкретных заслуг профессионалов своего дела, и вклада всего коллектива предприятия в повышение обороноспособности нашей страны, успешную реализацию производственных программ, развитие инновационных технологий», - отмечает исполнительный директор АО «ОДК-Климов» Александр Ватагин.

Государственные награды Российской Федерации являются высшей формой поощрения работников разных профессий, чей самоотверженный труд приносит пользу Отечеству.

Сотрудники АО «ОДК-Климов», представленные к наградам, достигли значимых результатов, повлиявших на общие успехи предприятия и отрасли.

Например, Григорий Душиц-Коган, который работает в АО «ОДК-Климов» с 1960 года, принимал участие во многих значимых разработках систем автоматического регулирования (САУ): создание системы регулирования и управления двигателя РД-33 самолета МиГ-29, цифровых систем управления двигателя РД-93 самолета Супер-7 (КНР), двигателя РД-33МК самолета МиГ-29К (КУБ). Его личный вклад заметен и в проведении летных испытаний силовых установок самолетов МиГ-29, МиГ-29К, МиГ-29М, МиГ-29КУБ, Супер-7. Григорий Давыдович является основным разработчиком технического задания на блок автоматического регулирования и контроля БАРК-88 – он принимал активное участие в согласовании и утверждении ТЗ, проведении стендовых и летных испытаний изделия. Под его руководством разработана система автоматического управления двигателя ВК-2500 в рамках реализации программы импортозамещения.

Основное направление работы Александра Крылова – разработка и сопровождение программного обеспечения блоков автоматического регулирования вертолетных и самолетных двигателей, разработка технологического и прикладного программного обеспечения.

Александр Петрович принимал участие в проведении сертификационных испытаний двигателя ВК-2500 в составе вертолетов Ми-171, Ми-35, Ми-28, Ка-52, двигателя ТВ7-117В в составе вертолета Ми-38, в подготовке двигателей ТВ7-117СТ к первому вылету самолета Ил-112В. Заслуги Александра Крылов значимы и в разработке программного обеспечения БАРК-6В, БАРК-65СТМ, БАРК-65СМ, при его участии был разработан и успешно апробирован в БАРК-78 алгоритм подавления колебаний несущего винта с облегченными лопастями вертолетов Ми-35М и Ми-28Н. В настоящее время Александр Крылов задействован в проекте по сопровождению стендовых, наземных и летных испытаний блоков БАРК-6В, БАРК-65СТМ, разработке программного обеспечения БАРК-65СМ для Ил-114-300.

В целом за последние несколько лет АО «ОДК-Климов» успешно выполнило ряд стратегически важных задач, за которыми стоят люди - их труд, знания, талант и опыт. В первую очередь, это успешная реализация программы импортозамещения – освоен выпуск двигателей ВК-2500 и ТВ3-117ВМ/ВМА полностью из российских комплектующих. Ключевым событием 2017 года стал первый вылет летающей лаборатории Ил-76ЛЛ, а затем первый полет самолета Ил-112В с двигателями ТВ7-117СТ в марте 2019 года. Сейчас двигатели ТВ7-117СТ-01 готовятся к первому полету в составе нового пассажирского самолета Ил-114-300. В прошлом году был запущен в серию вертолетный двигатель ТВ7-117В, который устанавливается на новейшие вертолеты Ми-38. Продолжаются работы по созданию новых современных и конкурентоспособных продуктов. К концу года будет готов первый двигатель-демонстратор ВК-650В.

 

Как летают вертолеты - Как работают вертолеты

Представьте, что мы хотели бы создать машину, которая может просто лететь прямо вверх. Давайте пока даже не будем беспокоиться о том, чтобы вернуться назад - все, что имеет значение. Если вы собираетесь создать восходящую силу с помощью крыла, то крыло должно быть в движении, чтобы создать подъемную силу . Крылья создают подъемную силу, отклоняя воздух вниз и используя равную и противоположную реакцию, которая возникает в результате (подробности см. В статье «Как работают самолеты» - статья содержит полное объяснение того, как крылья создают подъемную силу).

Вращательное движение - самый простой способ удержать крыло в непрерывном движении. Вы можете установить два или более крыльев на центральный вал и вращать вал, как лопасти потолочного вентилятора. Вращающиеся крылья вертолета действуют так же, как аэродинамические поверхности крыла самолета, но обычно аэродинамические поверхности вертолетов симметричны, а не асимметричны, как у самолетов с неподвижным крылом. Вращающееся крыло вертолета обычно называют несущим винтом .Если вы дадите крыльям несущего винта небольшой угол атаки на вал и раскрутите вал, крылья начнут развивать подъемную силу.

Чтобы вращать вал с достаточной силой, чтобы поднять человека и транспортное средство, вам нужен двигатель, в наши дни обычно газотурбинный двигатель. Карданный вал двигателя может соединяться через коробку передач с валом несущего винта. Эта схема работает очень хорошо до того момента, пока машина не отрывается от земли. В этот момент ничто не мешает двигателю (и, следовательно, кузову автомобиля) вращаться, как главный ротор.При отсутствии чего-либо, что могло бы его остановить, корпус вертолета будет вращаться в направлении, противоположном несущему винту. Чтобы тело не вращалось, нужно приложить к нему силу.

Введите хвостовой винт . Рулевой винт дает тяги , как винт самолета. Создавая тягу в боковом направлении, эта важная часть противодействует стремлению двигателя вращать корпус. Обычно хвостовой винт приводится в движение длинным приводным валом, который проходит от трансмиссии несущего винта обратно через хвостовую балку к малой трансмиссии на рулевом винте.

Для того, чтобы реально управлять машиной и, скажем, направлять ее в каньон для окончательного спасения, и главный, и хвостовой винты должны быть регулируемыми . В следующих трех разделах объясняется, как пилоты направляют вертолет в режим взлета, зависания или взлета в определенном направлении.

Работа реактивного двигателя

История реактивных двигателей

Еще со времен мифа об Икаре, в котором герой сделал крылья из птичьих перьев и полетел, люди пытались понять, как определенные виды летят, чтобы воспроизвести их с помощью машин.Леонардо да Винчи разработал первые концепции в 16 веке. Но в то время единственной известной движущей силой были человеческие мускулы. Фундаментальные принципы, которые позже помогут понять, как летают самолеты, появились только в 17-18 веках с такими учеными, как Ньютон и Бернулли. В 19 веке промышленная революция позволила достичь многих технических достижений. Француз Клеман Адер первым поднял в воздух самолет с паровым двигателем, вдохновленный летучей мышью.Примерно десять лет спустя братья Райт совершили первые в истории управляемые и моторизованные полеты, в 1903 году.

Работа реактивного двигателя

Первый реактивный двигатель , или турбореактивный двигатель , был разработан немцами в 1939 году; однако это был результат нескольких столетий исследований.

Как это работает?

Принцип прост. Воздух засасывается воздуходувкой; он постоянно сжимается перед прохождением через камеру сгорания, где он вступает в реакцию с керосином и воспламеняется.Вызванная реакция расширяет газы, которые затем выбрасываются назад соплом, заставляя самолет двигаться вперед. Газы выходят с очень высокой скоростью, потому что они проходят через реактор, форма которого сужается.

Кроме того, когда газы покидают двигатель, они вращают турбину, расположенную на той же оси, что и компрессор, сразу после камеры сгорания. Таким образом, движение турбины вызывает движение компрессора, и это позволяет реакции быть непрерывной.Самолет движется, и воздух, циркулирующий на его крыльях, заставляет его летать.

Авиакомпания

постоянно пытается улучшить характеристики камер сгорания, чтобы снизить выбросы авиалайнеров.

Законы движения Ньютона

В 17 веке Ньютон провозгласил три основных закона для объяснения движения. Первый - это принцип инерции, второй - принцип динамики. Нас интересует третий закон Ньютона, принцип взаимных действий.

Реактивный двигатель

действительно основан на принципе действие-противодействие , который гласит, что для каждого действия существует равное и противоположное противодействие. Таким образом, воздух, выброшенный назад, оказывает на самолет равную и противоположную силу, выталкивая его вперед. Эта сила называется тягой. Кроме того, чем выше скорость движущихся газов, тем больше тяга.

Закон Ньютона также объясняет, как летают самолеты; если крыло оказывает на воздух силу (его вес, сила, которая заставляет его опускаться), тогда воздух оказывает на крыло противоположную силу, называемую подъемной силой (направленной вверх).Тот факт, что эти силы компенсируются, удерживает самолет в воздухе.

Первый реактивный двигатель

В 1731 году англичанин Джон Барбер начал регистрировать патенты на газовую турбину внутреннего сгорания, предшественницу турбореактивного двигателя. Его двигатель состоял из компрессора, камеры сгорания и турбины, работавших на горючем веществе. Однако Барбер не смог заставить свое изобретение работать, потому что технологии того времени не давали достаточной мощности.

Разработка газовой турбины была задержана успехом паровой турбины. Наконец, после работ румына Анри Коанды и француза Максима Гийома в 1930-х годах именно британец сэр Фрэнк Уиттл произвел революцию в воздушном транспорте, создав турбореактивный двигатель . Вместо использования поршневого двигателя для сжатия воздуха Уиттл выбрал расположенную ниже по потоку турбину, которая использовала мощность выхлопных газов для привода компрессора. Этот новый двигатель был более эффективным и мощным, чем поршневой.

Англия и Германия одновременно разработали первые турбореактивные двигатели. Именно немец Ганс фон Охайн разработал первый реактивный двигатель для компании Heinkel в 1939 году. Первым реактивным самолетом тогда был Heinkel He-178, который использовался в боевых условиях. Однако первый полет был прерван из-за того, что в двигатель засосала птица. Во время Второй мировой войны гонка вооружений ускорила рождение современной авиации. Соединенные Штаты и Советский Союз догнали в конце войны, за ними следует Франция, ранее сдерживаемая немецкой оккупацией.Первые гражданские самолеты с реактивными двигателями появились в 1950-х годах.

Heinkel He-178 - Источник: Wikimedia Commons

Различные типы реактивных двигателей

Вообще говоря, турбореактивные двигатели позволяют преобразовывать химическую энергию, содержащуюся в топливе, в кинетическую энергию. Разработка турбореактивных двигателей с самого начала представляла собой серьезную проблему, как военную, так и гражданскую; Реактивные двигатели, разработанные сегодня, намного сложнее, чем в прошлом.Например, они оснащены реверсорами тяги, которые используются для торможения самолета.

Можно выделить несколько подкатегорий реактивных двигателей:

  • Центробежный компрессор турбореактивных двигателей
  • Осевые компрессорные турбореактивные двигатели
  • Двухпоточные реактивные двигатели
  • Ramjet двигатели
  • Турбовинтовые двигатели
  • Турбовалы со свободной турбиной

Описанные выше двигатели относятся к турбореактивным двигателям с центробежным компрессором .Они просты в изготовлении и прочные, но недостатком является то, что для них требуется двигатель большого диаметра, что снижает конечную скорость устройства. Таким образом были изобретены осевые турбореактивные двигатели . Воздух сжимается через ряд гребных винтов, и производительность лучше, но для этого требуются более современные материалы. В обоих случаях двигатель должен выдерживать температуру до 2000 градусов Цельсия.

В двухпоточном двигателе нагнетатель расположен в передней части компрессора.Он всасывает большее количество воздуха, который затем разделяется на первичный и вторичный потоки. Первичный поток проходит в камеру сгорания, поэтому это поток теплого воздуха. Вторичный поток выбрасывается непосредственно с любой стороны двигателя; это поток холодного воздуха, который обеспечивает 80% тяги. На выходе холодный воздух смешивается с теплым, в результате чего двигатель остывает. Эта система используется на большинстве коммерческих авиалайнеров, поскольку она улучшает тягу и снижает шум двигателя.

Двухпоточный реактивный двигатель - Источник: Википедия

Сегодня ПВРД используются в боевых самолетах и ​​ракетах, поскольку они позволяют достигать очень высоких скоростей.Их тяга выше, потому что топливо повторно впрыскивается в камеру сгорания, что называется дожиганием. Кроме того, они не имеют движущихся частей и поэтому легкие. Недостатки заключаются в том, что они не могут работать ниже определенной скорости и что температура очень высока, что со временем не является устойчивым для многих материалов. Им также нужна начальная скорость для работы. Самолеты с прямоточными воздушно-реактивными двигателями могут развивать сверхзвуковые скорости. Двигатель Concorde представлял собой гибридный двигатель между турбореактивным и прямоточным.

Турбореактивные двигатели

увеличивают тягу за счет выброса максимально возможного количества газа. Турбовинтовые двигатели - нет. Они полагаются на вращательную силу пропеллера, прикрепленного к внешней стороне самолета, чтобы обеспечить большую часть тяги. Турбовинтовые самолеты - наиболее экономичное решение для ближнемагистральных рейсов. Они более эффективны и потребляют меньше топлива, но имеют ограничения по высоте и расстоянию. Если вы хотите узнать больше о различных моделях турбовинтовых самолетов, посетите эту страницу.

Источник: Wikimedia Commons

Турбовальные двигатели предназначены для вертолетов. Как и турбореактивные, они оснащены турбиной. Сегодняшние вертолеты, как и «Дельфины», имеют свободную турбину . Он преобразует кинетическую и тепловую энергию выхлопных газов в механическую. Это также позволяет лопастям вертолета вращаться с другой скоростью, чем компрессор, обеспечивая таким образом устойчивость вертолета.

Типы и конструкция авиационных газотурбинных двигателей

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:

Системы, необходимые для запуска, смазки, подачи топлива и вспомогательных целей, таких как защита от обледенения, охлаждения и повышения 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 двигатель предназначен.


Типы турбинных двигателей

Турбинные двигатели классифицируются по типу 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 ряда 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 и питания самолетов. Это турбореактивный двигатель, ТРДД, турбовинтовой двигатель и турбовальный двигатель.

Турбореактивный

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.[Рисунок 1]

Рис. 1. Турбореактивный двигатель

Преимущества турбореактивного двигателя;

  • Сравнительно простой дизайн
  • Возможность очень высоких скоростей
  • Занимает мало места

Недостатки турбореактивного двигателя;

  • Большой расход топлива
  • Громко
  • Низкая производительность на малых скоростях
  • ограниченный диапазон и выносливость

Турбовентилятор

Турбовентиляторные 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

Так, почти все самолеты авиалайнерского типа 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 его приводят в действие, и еще один компрессор и турбина, которые приводят в движение. Эти два двигателя с валом используют две катушки (катушка - 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.

Турбореактивные двухконтурные двигатели могут иметь низкий или высокий байпас. Количество воздуха, которое проходит вокруг сердечника двигателя, определяет степень двухконтурности. Как видно на рисунке, воздух, обычно приводимый в движение вентилятором, не проходит через внутреннее рабочее ядро ​​двигателя.Количество воздушного потока в фунтах / сек от байпаса вентилятора к основному потоку двигателя - это коэффициент байпаса.


Степень байпаса = Скорость потока 100 фунтов / с для вентилятора = коэффициент байпаса 5: 1

20 фунтов / сек flowcore

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 две разные конструкции выхлопных сопел. 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 вентилятора либо смешивается с выхлопными газами перед выпуском (смешанное сопло или общее сопло), либо проходит непосредственно в атмосферу без предварительного смешивания (отдельное сопло). Турбореактивные двухконтурные двигатели являются наиболее широко используемым газотурбинным двигателем для воздушных транспортных средств.Турбореактивный двухконтурный двигатель - это компромисс между хорошей эксплуатационной эффективностью и высокой тягой турбовинтового двигателя и высокой скоростью и высотностью турбореактивного двигателя.

Преимущества ТРДД;

  • Экономия топлива
  • Тихо, чем турбореактивные
  • Они потрясающе выглядят

Недостатки ТРДД;

  • Тяжелее турбореактивных двигателей
  • Большая площадь лобовой части, чем у турбореактивных двигателей
  • Неэффективен на очень большой высоте

Турбовинтовой

Между 1939 и 1942 годами венгерский конструктор Дьердь Ендрассик 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 стал первым турбовинтовым реактивным двигателем.

Турбовинтовой (турбовинтовой) двигатель представляет собой комбинацию газотурбинного двигателя, редуктора и гребного винта. [Рис. 3] Турбовинтовые двигатели - это в основном газотурбинные двигатели, которые имеют компрессор, камеру (и) 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, турбовинтовая турбина 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 ПТ6

Турбовинтовой двигатель - это газотурбинный двигатель, приводящий в движение воздушный винт через редуктор. Выхлопные газы приводят в действие силовую турбину, соединенную валом, приводящим в действие редуктор в сборе. Понижающая передача необходима в турбовинтовых двигателях, потому что оптимальные характеристики гребного винта достигаются на 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 экономичны. 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. [Рисунок 4]

Рисунок 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 механическую связь 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.

Типовой турбовинтовой двигатель можно разбить на следующие узлы:

  1. Узел силовой части - содержит обычные основные компоненты газотурбинного двигателя (то есть компрессор, камеру сгорания, турбину и выхлопные секции).
  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 экономичный
  • Наиболее эффективен при средней скорости 250-400 узлов
  • Наиболее эффективен на средних высотах от 18 000 до 30 000 футов

Недостатки турбовинтового двигателя;

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

Турбовал

Четвертый распространенный тип реактивного двигателя - 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 бортовой вспомогательной силовой установкой (ВСУ). ВСУ используется на самолетах с турбинным двигателем для обеспечения электроэнергии и стравливания воздуха на земле и резервного генератора в полете. Турбовальные двигатели могут быть разных стилей, форм и диапазонов мощности.

Преимущества турбовального двигателя;

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

Недостатки турбовального двигателя;

  • Громко
  • Зубчатые передачи, соединенные с валом, могут быть сложными и выходить из строя

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Подшипники и уплотнения газотурбинного двигателя Принцип работы турбинного двигателя
Тяга
Характеристики газотурбинного двигателя

Анатомия вертолета

Вертолет - это управляемый винтом самолет со сложной анатомией.Хотя вертолет меньше самолета, быстро вращающиеся роторы значительно затрудняют управление. Ниже вы узнаете об основных частях вертолета, начиная от кабины и заканчивая рулевым винтом.

Кабина

Кабина вертолета - это центральный блок управления, определяющий всю деятельность вертолета. Пилот сядет в кабину со вторым пилотом; на вертолетах, для которых не требуется 2 пилота, на переднем сиденье может находиться другой человек.Есть четыре основных элемента управления, которые пилот вертолета должен использовать в полете: циклический, коллективный, педали с ограничением крутящего момента и дроссельная заслонка.

Главный ротор

Несущий винт - самая важная часть вертолета. Это позволяет пилоту контролировать направление поворота, изменять высоту и совершать боковые движения. Пилот сообщает об этом с органами управления в кабине, которые связаны с узлом автомата перекоса.

Шасси шасси

Шасси бывают разных форм, но чаще всего используются салазки и колеса.Медвежьи лапы, поплавки и понтоны тоже довольно распространены. Медвежьи лапы прикреплены к салазкам и используются для приземления вертолетов за пределами аэропорта на неровной, неустойчивой и мягкой местности, что способствует общей устойчивости.

Двигатель

Есть два основных типа двигателей: поршневой двигатель и газотурбинный двигатель. В поршневых двигателях используется один или несколько поршней для преобразования давления во вращательное движение, создающее мощность. Турбинные двигатели используют процесс смешивания сжатого воздуха с топливом для создания высокоскоростного газа для вращения турбинных колес.

Хвостовой ротор

Хвостовой винт находится в хвостовой части вертолета, и его основная функция заключается в противодействии крутящему моменту, создаваемому несущим винтом. Если бы рулевого винта не было, вертолет вращался бы в направлении, противоположном главному винту.

Заключение

Вертолеты используются по разным причинам, и они могут быть самым универсальным транспортным средством в мире. Вертолет может делать все: зависать, приземляться на неровной земле, лететь вертикально, горизонтально и в любом другом направлении между ними.Будет интересно посмотреть, насколько дальше будет развиваться вертолет

- от полозьев, похожих на ножки, до рулевых винтов с электроприводом.

Исследование комплексного метода управления вертолетным / турбовальным двигателем с переменной скоростью вращения ротора на основе ошибки между требуемым двигателем и реальным выходным крутящим моментом

  • 1.

    Калинин Д.В. Синтез многопоточной бесступенчатой ​​трансмиссии для вертолетов нового поколения. В: Санкт-Петербург: 29-й Конгресс Международного совета по авиационной науке.7–12 сентября (2014 г.)

  • 2.

    Reddinger, J.P .; Ганди, Ф .; Канг Х .: Использование избыточности управления для снижения мощности и вибрации составного вертолета на высоких скоростях. Варенье. Helicopter Soc. 63 (3), 1–13 (2018)

    Статья Google ученый

  • 3.

    Калинин Д.В. Синтез многопоточной бесступенчатой ​​трансмиссии для вертолетов нового поколения. В кн .: Санкт-Петербург: 29-й Конгресс Международного совета по авиационным наукам, с.7–12 (2014)

  • 4.

    Snyder, C.A .; Acree Jr, C.W .: Предварительная оценка технологии силовых турбин с регулируемой частотой вращения на габаритах и ​​характеристиках гражданских конвертопланов. В: Техас: 68-й ежегодный форум Американского вертолетного общества, 1–3 мая (2012 г.)

  • 5.

    DeSmidt, H.A .; Smith, E.C .; Bill, R.C .; Ван К.-В .: Комплексное моделирование и анализ силовой установки с регулируемой скоростью винтокрылого летательного аппарата со связанными двигателем / трансмиссией / динамикой ротора. НАСА / CR-2013 -216502.

  • 6.

    Amri, H .; Feil, R .; Hajek, M .; и др .: Возможности и трудности винтокрылых аппаратов, использующих приводы с регулируемой трансмиссией. CEAS Aeronaut. J. 7 (2), 333–344 (2016)

    Статья Google ученый

  • 7.

    Hua, W .; Miao, L .; Zhang, H .; и др .: Новый закон управления турбовальным двигателем во время переходного процесса с изменяемой частотой вращения ротора. Int. J. Turbo Jet-Engines 32 (4), 325–340 (2015)

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Krantz, T.L .; Handschuh, R.F .; Робертс Г.Д .: Результаты технического задания НАСА по демонстрации двухскоростного привода для транспортного средства с вертикальным подъемом. GRC-E-DAA-TN54203. 14 мая (2018)

  • 9.

    Kuantama, E .; Веселеный, Т .; Dzitac, S .; и др .: Модель управления ПИД и нечетким ПИД для ориентации квадрокоптера с параметром возмущения. Int. J. Comput. Commun. Контроль 12 (4), 519–532 (2017)

    Статья Google ученый

  • 10.

    Мин, W.X.Y.H .: многомерное предсказание хаотических временных рядов на основе экстремальной обучающей машины. Acta Phys. Грех. 8 , 80507 (2012)

    Google ученый

  • 11.

    Cai, C .; Crowley, T.J .; Мейснер, Р.П .: Оценка нагрузки для двухмоторного вертолета. Заявка на патент США 10/036 331 [P]. 2018-7-31

  • 12.

    Смит, Б.Дж .; Загранский Р.Д .: Система управления вертолетными двигателями нового поколения. В: 57-й ежегодный форум AHS, Вашингтон, округ Колумбия, 9–11 мая, стр.1617–1626 (2001)

  • 13.

    Lu, C .; Li, Q .; Jiang, J .; и др .: Метод управления внутренней моделью, основанный на прогнозируемой прямой связи крутящего момента для турбовального двигателя. J. Aerospace Power 5 , 1166–1172 (2013)

    Google ученый

  • 14.

    Sun, L .; Sun, J .; Zhang, H .; и др.: Управление двигателем / вертолетом с прямой связью по крутящему моменту на основе регрессии опорных векторов. J. Aerospace Power 3 , 680–686 (2011)

    Google ученый

  • 15.

    Wang, Y .; Zheng, Q .; Zhang, H .; и др.: Исследование метода управления оптимизацией ускорения для интегрированной системы вертолет / двигатель на основе подавления крутильных колебаний. IEEE Access 7 , 1182–1194 (2019)

    Статья Google ученый

  • 16.

    Simplício, P .; Павел, доктор медицинских наук; Van Kampen, E .; и др .: Основанный на измерениях ускорения подход к управлению нелинейным полетом вертолета с использованием инкрементальной нелинейной динамической инверсии.Control Eng. Практик. 21 (8), 1065–1077 (2013)

    Статья Google ученый

  • 17.

    Zheng, Q .; Xu, Z .; Zhang, H .; и др .: Схема NMPC турбовального двигателя для маневра восстановления авторотации вертолета. Aerosp. Sci. Technol. 76 , 421–432 (2018)

    Статья Google ученый

  • 18.

    Ioffe, S .; Сегеди, Ч .: Пакетная нормализация: ускорение глубокого обучения сети за счет уменьшения внутреннего ковариатного сдвига.Препринт arXiv arXiv: 1502.03167 (2015).

  • 19.

    Pennington, J .; Socher, R .; Мэннинг, Ч .: Перчатка: глобальные векторы для представления слов. В: Материалы конференции 2014 г. по эмпирическим методам обработки естественного языка (EMNLP), стр. 1532–1543 (2014)

  • 20.

    Шмидхубер Дж .: Глубокое обучение в нейронных сетях: обзор. Neural Netw. 61 , 85–117 (2015)

    Статья Google ученый

  • 21.

    Смит, Л.Н .: Циклические скорости обучения для обучения нейронных сетей. В: Зимняя конференция IEEE 2017 г. по приложениям компьютерного зрения (WACV), стр. 464–472. IEEE (2017)

  • Крушение вертолета 101 - Робб и Робб

    Гэри К. Робб
    СУДЕБНОЕ РАЗБИРАТЕЛЬСТВО
    01.02.2014

    Когда дело доходит до крушения вертолета, улик и потенциальных обвиняемых может быть разбросано очень далеко. Незамедлительное расследование места крушения и знание общих причин этих аварий имеют решающее значение.

    Когда вертолет терпит крушение, обломки могут оставлять за собой след, ведущий к конструкции и производству самолета. Расследование этих случаев требует уникального сочетания знаний в области авиации, техники, подготовки пилотов и погоды.

    В 2012 году гражданские вертолеты налетали в США более 3 миллионов часов, в результате чего произошло 153 несчастных случая. Из этого числа 22 закончились смертельным исходом, а 23 привели к серьезным травмам1. Некоторые базовые знания об этой уникальной форме судебного разбирательства должны быть в колчане каждого адвоката истца.

    Как и в большинстве дел о правонарушении, главная цель подготовки к подаче иска о вертолете - оценить наиболее вероятную причину или причины крушения и связанных с этим травм или смертей. Только после этого адвокат сможет правильно идентифицировать и подать иск против обвиняемых. Это означает получение как можно большего объема информации, включая данные о вертолете и его истории технического обслуживания, местности и месте крушения, а также исходные данные о владельце, операторе и пилоте вертолета.

    Ответчики в судебном процессе по делу об авиакатастрофе пользуются рядом преимуществ перед истцами.Они получают почти немедленное уведомление об аварии от Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB), который предлагает им участвовать во всех аспектах расследования аварии. У этих обвиняемых будет оперативный доступ как к месту крушения, так и к обломкам, и они получат адвоката защиты, чтобы предпринять немедленные шаги для защиты своих интересов.

    Но адвокаты истца не бессильны расследовать аварию. Большой объем информации может помочь вам определить потенциальных ответчиков и юридических теорий.

    Специалисты по авариям. Для судебного разбирательства по делу о авиакатастрофах требуется привлечение высококвалифицированных и опытных специалистов по авиакатастрофам. Процедурные основы для дачи показаний экспертов в штатах различаются, поэтому вам следует обратиться к конкретной юрисдикции, чтобы определить применимые стандарты.2

    Осмотр и документирование места крушения. Необходим немедленный осмотр и осмотр места крушения. Если адвокат нанят через год или более после аварии, вероятность того, что сайт предоставит какую-либо значимую информацию, минимальна.В таких случаях расследование должно полностью основываться на документации следователей NTSB, местных властей и средств массовой информации.

    Нанять опытного следователя по расследованию авиационных происшествий с вертолетом, чтобы он мог точно определить первоначальное столкновение самолета с землей или окружающими объектами. Окружающий обыск должен включать тщательный осмотр деревьев, столбов, крыш и других объектов на предмет любых признаков контакта с траекторией полета. Даже когда с течением времени и смена сезонов исчезли остатки аварии, для адвоката и специалиста по восстановлению аварии по-прежнему важно осмотреть место аварии.Это даст представление о направлении движения, градациях и уровне местности.

    Следственная информация из других источников. Отчеты местной полиции, пожарной части и патрульной службы зачастую исключительно подробны. У этих агентств могут быть сотрудники на месте происшествия, которые сфотографировали обломки и периметр площадки сразу после крушения. Источники средств массовой информации, такие как местные газеты и телевизионные станции, часто фотографируют и снимают на видео место крушения, и отснятый материал может быть очень полезным.Во многих случаях свидетели на земле сообщают, что двигатель вертолета разбрызгивается или трескается или что самолет выходит из-под контроля. Эти свидетельства очевидцев могут помочь пролить свет на то, как и что вызвало аварию, поэтому их показания следует принимать незамедлительно.

    Журнал учета двигателя и технического обслуживания. Федеральные правила требуют, чтобы владелец или оператор вертолета вел соответствующие записи о техническом обслуживании. Во время предварительного расследования фактов приложите все усилия для получения полных, полных и удобочитаемых копий журналов технического обслуживания воздушного судна и двигателя.Отметим также, что сертификация вертолета и вертолетного двигателя регулируется отдельно. Кроме того, правила Федерального управления гражданской авиации (FAA) налагают гораздо более строгие ограничения на срок службы компонентов вертолета, таких как лопасти несущего винта и другие компоненты, которые подвергаются высоким уровням вибрации, вращательного или крутильного напряжения, чем аналогичные компоненты, используемые в самолетах самолет.

    Обучение и аттестация пилотов. В любом случае действия пилота будут тщательно проверяться, поэтому вам следует получить все свидетельства о прохождении обучения, рейтинги и журналы пилота.Типы и классы сертификатов подробно описаны в Части 61 правил FAA, и вам следует заранее ознакомиться с этими документами. 3

    Часто возникают два вопроса: есть ли у пилота действующее и действующее медицинское свидетельство и действительно ли он сертифицирован для модели вертолета, участвовавшего в аварии. Важно просматривать бортовые журналы, потому что каждый пилот ведет свой собственный журнал для записи времени полета в качестве командира пилота (человека на борту вертолета, который в конечном итоге несет ответственность за его безопасную эксплуатацию).Журналы обычно сопровождают пилота, поэтому они часто повреждаются или уничтожаются в результате крушения, особенно если произошел пожар после удара. Если журналы были значительно повреждены дымом или водой, могут потребоваться методы для сохранения или даже улучшения их читаемости, включая технологию сублимационной сушки4

    Факторы окружающей среды. Многие исследователи авиационных происшествий с вертолетом обучены осматривать пилота, вертолет и «окружающую среду». Этот последний фактор включает не только погоду, но и все факторы окружающей среды, преобладающие во время полета.Анализ реконструкции не может быть полным без точной оценки таких условий, как температура, скорость и направление ветра, молнии, облачный покров, туман, а также внезапная или неожиданная турбулентность ветра, которая может возникнуть из-за погодных условий, других самолетов или дыма от лесной пожар. К счастью, эту информацию легко и просто получить в ближайшем диспетчерском пункте или в Национальном центре климатических данных.

    Распространенные причины сбоев

    Крушение вертолета может быть вызвано множеством факторов.Первоначальное фактическое расследование обычно указывает на одну или несколько причин, наиболее распространенные из которых приведены ниже.

    Потеря управления несущим винтом. Лопасть несущего винта (MRB) является единственным источником подъемной силы для поддержания полета с двигателем - она ​​позволяет вертолету летать. Любое повреждение самого MRB или неспособность контролировать его вращение или шаг приведет к потере управления. Потеря управления несущим винтом обычно происходит из-за неисправности либо наклонной шайбы (устройство, которое передает управление полетом на ротор), управления рычажным механизмом или гидравлической системы.

    Потеря функции рулевого винта. Многочисленные аварии вертолетов вызваны неспособностью пилота управлять рулевым винтом. Хвостовой или противодействующий винт предназначен для предотвращения вращения вертолета в направлении, противоположном лопасти несущего винта.

    Несущий винт ударился о неподвижное препятствие. Хотя возможность зависания вертолета является уникальным преимуществом, это также и опасность. Независимо от того, парит ли полицейский вертолет рядом с городским зданием или туристический вертолет рядом с ледником на Аляске, всегда существует опасность случайного удара несущего винта о неподвижный объект.

    Отказ компонента или системы. Часто говорят, что все в вертолете чрезмерно вибрирует, в том числе и пассажиры. Избыточные вибрационные напряжения, присущие конструкции вертолета, приводят к повышенной усталости металла и растрескиванию критически важных для безопасности компонентов. Дополнительные нагрузки на критически важные компоненты привели к тому, что FAA назначило более короткие сроки вывода из эксплуатации некоторых компонентов вертолета.5 Чрезмерная вибрация часто приводит к катастрофическому отказу компонентов без предварительного предупреждения и может включать трещину в зубе шестерни, лопасти несущего винта, двигателе или подшипнике. , Например.

    Отказ двигателя или потеря мощности. Отказ двигателя - потенциально катастрофическая неисправность. Причины варьируются от плохо спроектированных направляющих лопаток форсунки до неисправных топливных насосов и усталости металла компонентов. Пилот часто сообщает об отказе двигателя в полете и записывает его на голосовую ленту службы управления воздушным движением (УВД).

    Удары по проводам. Различные варианты использования вертолетов означают, что они, как правило, летят на значительно более низких высотах, чем самолеты с неподвижным крылом, поэтому они гораздо чаще участвуют в ударах по проводам или контактах с линиями электропередач, которые могут быть почти невидимы для пилота вертолета.

    Ошибка пилота. Даже когда веские доказательства указывают на механическую неисправность до столкновения, квалификация пилота, его состояние здоровья и действия будут тщательно изучаться в каждом судебном иске о авиакатастрофе. Распространенные ошибки включают ненадлежащий предполетный осмотр, потерю ситуационной осведомленности, потерю видимости, непреднамеренное столкновение с землей, превышение предельной полной массы и полет в опасных погодных условиях.

    Выведение из строя летчика. Физическая или умственная неспособность пилота выполнять функции командира воздушного судна часто является вероятной причиной аварии вертолета для NTSB.По этой причине обычно проводится вскрытие пилота. Недееспособность может возникнуть, например, в результате употребления алкоголя, употребления наркотиков или тяжелого состояния здоровья.

    Неправильное обслуживание. Серьезные ошибки могут произойти, когда механик работает или утверждает установку деталей, в том числе с использованием деталей неправильного размера или типа. Квалификация и опыт всех механиков, работающих на вертолете, подлежат проверке, а ненадлежащее техническое обслуживание включает невыполнение проверок с рекомендованными или запланированными интервалами или пренебрежение проведением капитального ремонта или ежегодных проверок.Причины этих неудач могут включать в себя плохую подготовку, перегрузку или усталость, ненадлежащий контроль или неуместные бюджетные приоритеты.

    Столкновения в воздухе. Как и любой самолет, вертолеты не застрахованы от столкновения с другими самолетами, что приводит к катастрофическим последствиям.

    Отказ авионики или приборов. Погода может сделать необходимым использование летных приборов. Когда преобладают правила полетов по приборам и авария кажется необъяснимой в остальном, потенциальной причиной является отказ любого из летных приборов.Пилот может сообщить об утере любого летного прибора в УВД, и все летные приборы и их источники питания должны быть тщательно осмотрены.

    Пожар или взрыв в полете. Сочетание высокой температуры, горячего металла и топлива создает смертельную вероятность возгорания или взрыва в полете. В таких случаях необходимо привлекать специалистов по расследованию пожаров: эти эксперты обычно ищут признаки пожара в полете, такие как задымление и термическое повреждение кабины и кабины. Расследование будет сосредоточено на источнике возгорания, а также на состоянии и целостности топливного бака.

    Повреждения в воздухе или конструкции. Вертолет может потерять конструкцию, например потерять хвостовую балку, горизонтальный стабилизатор или даже всю мачту несущего винта. Одним из отличительных признаков любого разрушения конструкции в воздухе является то, что компоненты вертолета будут разбросаны по траектории полета на некотором расстоянии от места окончательного упокоения обломков.

    Топливный голод, истощение или загрязнение. Технически нехватка топлива означает, что топливо не достигает двигателя, в то время как истощение топлива означает, что у самолета заканчивается запас топлива, пригодный для использования.Наиболее частыми причинами исчерпания топлива является недостаточное количество топлива для предполагаемой миссии, будь то из-за ошибки пилота в планировании поездки или из-за того, что линейный помощник или механик не заправили топливный бак до ожидаемого уровня. Или стрелка указателя уровня топлива могла застрять.

    Диверсии и боевые действия. Грубая игра - редкая причина аварий с вертолетами. Но когда в авиакатастрофу замешаны правительственные чиновники или другие высокопоставленные лица, расследование ФБР является обычной процедурой. ФБР или следователь из отдела алкоголя, табака и огнестрельного оружия проверит наличие внешних повреждений, чтобы исключить прямой удар по вертолету, а также обнаружить наличие каких-либо взрывчатых веществ.

    Погода и другие факторы окружающей среды. Как обсуждалось ранее, любая ненастная погода может иметь значение, включая лед, снег и проливной дождь. Также необходимо учитывать возможность внешних факторов, таких как стая птиц или сильная турбулентность воздуха от коммерческого авиалайнера.

    Ошибки управления воздушным движением. Операторы УВД могут совершать те же ошибки в отношении вертолетов, что и в отношении самолетов с неподвижным крылом. Наиболее частая ошибка возникает, когда диспетчер управляет самолетом с неподвижным крылом по определенной траектории полета, что приводит к прямому столкновению с вертолетом.

    Ударопрочность

    Юрист-истец должен учитывать уровень защиты пассажиров при аварии вертолета, чтобы определить любые способствующие причины травмы или смерти члена экипажа или пассажира. Это аспект аварии, который NTSB в значительной степени игнорирует, отчасти потому, что миссия агентства - определить вероятную причину аварии. Поскольку способность выжить в аварии не может быть ее вероятной причиной, NTSB часто игнорирует вопросы надежности.

    Потенциальные ответчики

    Список потенциальных фигурантов дела о вертолете обширен и включает пилота, обслуживающий персонал, производителя вертолета, его дистрибьютора и оператора.

    В некоторых случаях ответственность может нести арендодатель вертолета, поскольку эксплуатанты вертолетов часто арендуют воздушные суда у различных финансовых организаций. Владелец или арендатор обязаны надлежащим образом обслуживать вертолет, а оператор стационарной базы, который предоставляет услуги для повседневных нужд воздушного судна, несет ответственность за обеспечение безопасной и доступной зоны посадки, дозаправки, технического обслуживания и посадки пассажиров. Операторы аэропортов, вертолетных площадок или вертолетных площадок также могут нести ответственность, как и летные учебные заведения, если пилот-студент получил травму или погиб во время тренировочного полета.

    Производитель двигателей - еще один потенциальный ответчик, и между производителями вертолетов и их тщательно выбранным производителем двигателей часто существуют дружеские отношения. То же самое и с производителями комплектующих. Когда подозрительный компонент или система могут быть идентифицированы как спроектированные, изготовленные и поставленные сторонним производителем, этот производитель должен быть включен в качестве ответчика. Аттестационные или испытательные лаборатории вертолета, а также производители шлема, сиденья и ремня безопасности пилота также могут быть потенциальными ответчиками.

    Во многих ситуациях действия или сбои оператора УВД могли способствовать крушению вертолета. Большинство полетов вертолетов не выполняются по заранее заданной траектории полета и не выполняются под эгидой УВД, но следует учитывать операторов УВД.

    Когда в авиакатастрофе участвует другой самолет, пилот этого самолета может нести ответственность, особенно если он или она не были знакомы с летными возможностями вертолета и его маневрированием. Если вертолет столкнется с каким-либо объектом, ответственность может распространиться на электрические или коммунальные компании, которые обязаны маркировать свои линии электропередач, чтобы они были видны пилотам.Производители средств защиты от ударов по проводам стремятся обеспечить защиту в случае попадания вертолета в электрические провода или кабели6

    Наконец, рассмотрим ответственность организаций, использующих вертолеты. К ним относятся кинокомпании, которые используют их для телевизионной и коммерческой рекламы. А больницы, пользующиеся услугами санитарной авиации, заключают с эксплуатантом вертолета совместное операционное соглашение.

    После тщательного рассмотрения всех соответствующих правовых теорий, юрисдикционных вариантов и известных фактов по делу, юристы-истцы могут определить основную причину аварии, личности ответчиков и путь к успешному судебному преследованию по делу своего клиента.

    Гэри С. Робб - партнер компании Robb & Robb в Канзас-Сити, штат Миссури,

    .

    Примечания:

    Helicopter Assn. Intl., Five-Year Comparative U.S. Civil Helicopter Safety Trends (2012), www.rotor.com/portals/1/safety/2012/4.pdf.

    См. Гэри С. Робб, Как выбрать и использовать авиационных экспертов, испытание 18 (ноябрь 2002 г.).
    См. 14 C.F.R. §61, Сертификация: пилоты, летные инструкторы и наземные инструкторы (2013 г.), http://tinyurl.com/06g6s4x.
    Этот процесс обезвоживания, известный как лиофилизация, обычно используется для хранения скоропортящихся документов.
    См. Дж. Гордон Лейшман, Принципы аэродинамики вертолетов (2006).
    Это большие, похожие на ножницы конструкции в передней части вертолета, предназначенные для защиты самолета от удара проволокой.

    Tech TP несет в себе ветер

    Safran в течение длительного времени работает над улучшением экологических показателей воздушного транспорта. В частности, Группа является одним из основных участников европейской исследовательской программы Clean Sky 2, софинансируемой Европейским Союзом и авиационной отраслью, которая направлена ​​на разработку инновационных технологий для повышения устойчивости воздушного транспорта.

    Турбовинтовой двигатель нового поколения

    Под руководством Safran Helicopter Engines три компании Группы * объединяют усилия примерно с 20 партнерами, чтобы переосмыслить потенциал турбовинтовых двигателей. « Нам давно известно, что турбовинтовые двигатели на небольших расстояниях обеспечивают лучшую производительность , чем турбореактивные, с точки зрения расхода топлива и выбросов CO 2, , », - объясняет Себастьян Детри, руководитель проекта CleanSky 2 TechTP в Safran Helicopter Engines. Однако турбовинтовые двигатели, эксплуатируемые в настоящее время, были разработаны несколько десятилетий назад и поэтому в значительной степени открыты для усовершенствований. Поэтому мы стремились модернизировать концепт , интегрировав самые передовые технологии, чтобы создать более компактный, легкий, более экономичный и «экологичный» турбовинтовой . «Результатом этой работы стал Tech TP, демонстратор турбовинтовых технологий нового поколения, который был разработан на основе вертолетного двигателя Ardiden 3 от Safran Helicopter Engines, последнего и самого мощного (от 1700 до 2000 лошадиных сил или л.с. ) в этой турбине. семья.

    Реми Бертран / Сафран

    Оптимизированная силовая установка

    Хотя ядро ​​Tech TP идентично ядру Ardiden 3, другие компоненты демонстратора были разработаны или адаптированы для нужд программы: специальная передача для привода аксессуаров, снижение скорости и передача мощности на пропеллер, воздухозаборник, специально разработанный для обеспечения потока внутри гондолы, сопло, улучшающее остаточную тягу, цифровая система управления, контролирующая как мощность двигателя, так и шаг винта...

    « Наш опыт в этом диапазоне мощностей и наши возможности интеграции позволили нам оптимизировать общую производительность силовой установки, включая газогенератор, гондолу, воздухозаборник и гребной винт, », - поясняет Себастьян Детри. Tech TP обеспечивает снижение расхода топлива на 15% и выбросов CO 2 по сравнению с турбовинтовыми двигателями, эксплуатируемыми в настоящее время, со снижением уровня шума как минимум на 3 дБА **.

    Несколько приложений

    Первые испытания, которые начались в июне 2019 года на площадке Tarnos (Landes), подтверждают эти цели.Они должны продолжаться до конца 2020 года на гибридной конфигурации Tech TP, включая «более электрических» технологий, интегрированных в коробку передач и систему управления шагом винта. В конечном итоге апробированные технологические решения могут быть использованы при проектировании турбовинтовых двигателей для легких авиационных , региональных самолетов вместимостью менее 20 мест и беспилотных летательных аппаратов .

    Узнать больше

    Safran присоединяется к команде разработчиков нового турбовинтового двигателя для европейского беспилотного применения

    Первый наземный прогон Tech TP, демонстратора турбовинтового двигателя Clean Sky

    Safran представляет план развития исследований, технологий и окружающей среды

    * Safran Helicopter Engines, Safran Nacelles, Safran Transmission Systems.

    ** Децибелы, взвешенные по шкале А. Выражение относительной громкости звуков в воздухе, воспринимаемых человеческим ухом.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *