Турбореактивный двигатель. Элементы конструкции. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
Турбореактивный двигатель.
В этой статье вернемся к моим любимым двигателям. Я уже ранее говорил о том, что турбореактивный двигатель в современной авиации – основной. И упоминать его в той или иной теме мы еще будем часто. Поэтому пришла пора окончательно определиться с его конструкцией. Конечно же не углубляясь во всевозможные дебри и тонкости :-). Итак авиационный турбореактивный двигатель. Каковы основные части его конструкции, и как они взаимодействуют между собой.
1.Компрессор 2.Камера сгорания 3.Турбина 4. Выходное устройство или реактивное сопло.
Компрессор сжимает воздух до необходимых величин, после чего воздух поступает в камеру сгорания, где подогревается до необходимой температуры за счет сгорания топлива и далее уже получившийся газ поступает на турбину, где отдает часть энергии вращая ее (а она, в свою очередь компрессор), а другая часть при дальнейшем разгоне газа в реактивном сопле превращается в импульс тяги, которая и толкает самолет вперед.
Этот процесс достаточно хорошо виден в ролике в статье о двигателе, как тепловой машине.
Турбореактивный двигатель с осевым компрессором.
Компрессоры бывают трех видов. Центробежные, осевые и смешанные. Центробежные обычно представляют собой колесо, на поверхности которого выполнены каналы, закручивающиеся от центра к периферии, так называемая крыльчатка.При ее вращении воздух отбрасывется по каналам центробежной силой от центра к периферии, сжимаясь сильно разгоняется и далее попадая в расширяющиеся каналы (диффузор) тормозится и вся его энергия разгона тоже превращается в давление. Это немного похоже на старый аттракцион, который раньше в парках был, когда люди становятся по краю большого горизонтального круга, опираясь спиной на специальные вертикальные спинки, этот круг вращается, наклоняясь в разные стороны и люди не падают, потому что их держит (прижимает) центробежная сила. В компрессоре принцип тот же.
Этот компрессор достаточно прост и надежен, но для создания достаточной степени сжатия нужен большой диаметр крыльчатки, что не могут себе позволить самолеты, особенно небольших размеров.
Турбореактивный двигатель просто не влезет в фюзеляж. Поэтому применяется он мало. Но в свое время он был применен на двигателе ВК-1 (РД-45), который устанавливался на знаменитый истребитель МИГ-15, а также на самолеты ИЛ-28 и ТУ-14.
Крылчатка центробежного компрессора на одном валу с турбиной.
Крыльчатки центробежного компрессора.
Двигатель ВК-1. В разрезе хорошо видна крыльчатка центробежного компрессора и далее две жаровые трубы камеры сгорания.
Истребитель МИГ-15
В основном сейчас используется осевой компрессор. В нем на одной вращающейся оси (ротор) укреплены металлические диски (их называют рабочее колесо), по венцам которых размещены так называемые «рабочие лопатки». А между венцами вращающихся рабочих лопаток размещены венцы неподвижных лопаток ( они бычно крепятся на наружном корпусе), это так называемый направляющий аппарат (статор). Все эти лопатки имеют определенный профиль и несколько закручены, работа их в определенном смысле похожа на работу все того же крыла или лопасти вертолета, но только в обратном направлении.
Теперь уже не воздух действует на лопатку, а лопатка на него. То есть компрессор совершает механическую работу (над воздухом :-)). Или еще более нагляднее :-). Все знают вентиляторы, которые так приятно обдувают в жару. Вот вам пожалуйста, вентилятор и есть рабочее колесо осевого компрессора, только лопастей конечно не три, как в вентиляторе, а побольше.
Примерно так работает осевой компрессор.
Конечно очень упрощенно, но принципиально именно так. Рабочие лопатки «захватывают» наружный воздух, отбрасывают его внутрь двигателя, там лопатки направляющего аппарата определенным образом направляют его на следующий ряд рабочих лопаток и так далее. Ряд рабочих лопаток вместе с рядом следующих за ними лопаток направляющего аппарата образуют ступень. На каждой ступени происходит сжатие на определенную величину. Осевые компрессоры бывают с разным количеством ступеней. Их может быть пять, а может быть и 14. Соответственно и степень сжатия может быть разная, от 3 до 30 единиц и даже больше.
Все зависит от типа и назначения двигателя (и самолета соответственно).
Осевой компрессор достаточно эффективен. Но и очень сложен как теоретически, так и конструктивно. И еще у него есть существенный недостаток: его сравнительно легко повредить. Все посторонние предметы с бетонки и птиц вокруг аэродрома он как говорится принимает на себя и не всегда это обходится без последствий.
Камера сгорания. Она опоясывает ротор двигателя после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб (они называются жаровые трубы). Для организации процесса горения в комплексе с воздушным охлаждением она вся «дырчатая». Отверстий много, они разного диаметра и формы. В жаровые трубы подается через специальные форсунки топливо (авиационный керосин), где и сгорает, попадая в область высоких температур.
Турбореактивный двигатель (разрез). Хорошо видны 8-ми ступенчатый осевой компрессор, кольцевая камера сгорания, 2-ухступенчатая турбина и выходное устройство.
Далее горячий газ попадает на турбину. Она похожа на компрессор, но работает, так сказать, в противоположном направлении. ЕЕ раскручивает горячий газ по тому же принципу, как воздух детскую игрушку- пропеллер. Неподвижные лопатки в ней находятся не за вращающимися рабочими, а перед ними и называются сопловым аппаратом. Ступеней у турбины немного, обычно от одной до трех-четырех. Больше и не надо, ведь для привода компрессора хватит, а остальная энергия газа потратится в сопле на разгон и получение тяги. Условия работы турбины мягко говоря «ужасные». Это самый нагруженный узел в двигателе. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту вращения (до 30000 об/мин). Представляете какая центробежная сила действует на лопатки и диски! Да плюс факел из камеры сгорания с температурой от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Вобщем ад :-). Иначе не скажешь. Я был свидетелем, когда при взлете самолета Су-24МР оборвалась рабочая лопатка турбины одного из двигателей.
История поучительная, обязательно о ней расскажу в дальнейшем. В современных турбинах применяются достаточно сложные системы охлаждения, а сами они (особенно рабочие лопатки) изготавливаются из особых жаропрочных и жаростойких сталей. Эти стали достаточно дороги, да и весь турбореактивный двигатель в плане материалов очень недешев. В 90-е годы, в эпоху всеобщего разрушения на этом нажились многие нечистые на руку люди, в том числе и военные. Об этом тоже как-нибудь позже…
СУ-24МР
После турбины – реактивное сопло. В нем, собственно, и возникает тяга турбореактивного двигателя. Сопла бывают просто сужающиеся, а бывают сужающе-расширяющиеся. Кроме того бывают неуправляемые (такое сопло на рисунке), а бывают управляемые, когда их диаметр меняется в зависимости от режима работы. Более того сейчас уже есть сопла, которые меняют направление вектора тяги, то есть попросту поворачиваются в разные стороны.
Турбореактивный двигатель – очень сложная система. Летчик управляет им из кабины всего лишь одним рычагом – ручкой управления двигателем (РУД).
Но на самом деле этим он лишь задает нужный ему режим. А все остальное берет на себя автоматика двигателя. Это тоже большой и сложный комплекс и еще скажу очень хитроумный. Когда еще будучи курсантом изучал автоматику, всегда удивлялся, как конструкторы и инженеры все это понапридумывали:-), а рабочие-мастера изготовили. Сложно… Но зато интересно 🙂 …
Вот и все пока. Вкратце опять не получилось :-). Но я все же надеюсь, что вам было интересно. До следующей встречи.
P.S. А вот вам напоследок атракцион, о котором я выше писал. Я на нем в детстве-то не катался, а сейчас их просто нет у нас. Так что знаю только в теории :-).
Вот такой он был, может и сейчас где-то работает…
Фото кликабельны.
This entry was posted in АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ and tagged авиационная турбина, компрессор, реактивное сопло, турбореактивный двигатель. Bookmark the permalink.
✈ Почему во время дождя не глохнет двигатель самолета
Вспоминая, какой-нибудь фильм про самолет, часто бывает, что отказывает, то один, то другой двигатели.
В иллюминатор пассажир видит, как перестает работать двигатель и в салоне паника… Эмоции — это то, что заставляет нас смотреть фильмы.
А что в реальности? Как работает двигатель и почему не глохнет во время дождя, если учесть, что в обычном полете, в двигателе не используются свечи зажигания? Для начала, нужно понять, как он работает.
Немного о том, как работает двигатель
Посмотрим на двигатель самолета в разрезе и разберемся, что к чему. Постараюсь объяснить доступным языком.
В начале находится большой вентилятор, который втягивает воздух в двигатель. Далее он разделяется, часть проходит по боковому каналу, а около 20% оставшегося воздуха, идет в компрессор высокого давления, сжимаясь в десятки раз.
Там воздух нагревается больше 100 ℃.
После этого, нагретый воздух, попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливной смесью и при этой температуре — воспламеняется. Температура становится больше, тем самым еще больше увеличивается давление.
Далее этот поток воздуха, под огромным давлением, попадает на компрессор низкого давления, который снова раскручивает вентилятор и цикл повторяется.
Что происходит с водой при попадании в двигатель
Двигатель самолета сомоподдерживает горение и свечи зажигания, в обычном полете, не используются. Двигатель самолета в среднем втягивает в себя воздуха около 900 м2/сек, это около 297 кг/сек. А если идет сильный дождь? Вместе с воздухом, в двигатель попадает огромное количество воды. Почему же он не глохнет?
Так как воздух в двигателе, нагревается больше 100 ℃, то и вода, попавшая туда, тоже нагревается.
А при такой температуре — вода испаряется!
Мало того, вода, испарившись, создает еще большее давление, чем обычный воздух! Получается двигатель, будет работать еще лучше. Есть разработки двигателей, в которых предусмотрена подача воды. Например, в военных самолетах, эту технологию уже испытывали.
Неужели все двигатели самолетов могут работать при сильном дожде?
Нужно заметить, что не все двигатели, способны бесперебойно работать при сильном дожде. Поэтому, в двигатели, для большей надежности, установили аналоги свечей зажигания. Если по прогнозам обещают сильный дождь, то пилот переводит двигатели, в работу с использованием свечей зажигания.
То есть современному самолету, не важно, идет дождь или нет. Все продумано до мелочей, чтобы самолеты могли летать в любую погоду! Поэтому можете быть спокойны и планировать свои путешествия, не обращая внимания на капризы природы.
Автор: Николай Кабанов
Jet Cutaways (Cutaways) Галерея доступна в виде принтов в рамке, фотографий, настенных рисунков и фотоподарков
>
>
Выберите один из 68 предметов в нашей коллекции Aeroengines — Jet Cutaways Collection для ваших настенных рисунков и фотоподарков
избранное
Turbomeca Astazou 111N Чертеж в разрезе
избранное
Постер Rolls-Royce Trent 500 в разрезе
избранное
Pratt & Whitney Canada PW545 Плакат в разрезеизбранное
CFM56-5C Чертеж в разрезе
избранное
Pratt & Whitney Canada PT6A-67B Чертеж в разрезе
избранное
General Electric CFM 56-5C2 Чертеж в разрезе
избранное
IAE V2500 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce Olympus 593 Чертеж в разрезе
избранное
Постер Rolls Royce Tay 611-8C в разрезе
избранное
General Electric CF6-50 Чертеж в разрезе
избранное
Pratt & Whitney Canada PW100 Чертеж в разрезе
избранное
Honeywell AS907 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce RB211-535 Чертеж в разрезе
избранное
Allison AE 3007 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce Tay Чертеж в разрезе
избранное
Boing / General Electric 747 Pylon и GE CF6 Чертеж в разрезе
избранное
GE CF6-80C2 Чертеж в разрезе
избранное
General Electric F404-GE-400 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls-Royce Pegasus Чертеж в разрезе
избранное
General Electric CFM56 MDD DC8 Установка двигателя Чертеж в разрезе
избранное
Rolls-Royce RB.
199 Чертеж в разрезе
избранное
Walter M602 Чертеж в разрезеизбранное
Pratt & Whitney PW4000 Чертеж в разрезе
избранное
Pratt & Whitney Canada PW 206A Чертеж в разрезе
избранное
General Electric T64 Чертеж в разрезе
избранное
Испытательный дом De Havilland Goblin Чертеж в разрезе
избранное
Allison AE 2100 D3 Чертеж в разрезе
избранное
Textron Lycoming LF 507F Чертеж в разрезе
избранное
AVCO Lycoming ALF 502R-3 Чертеж в разрезе
избранное
Garret TFE 1042 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce RB211-524G Чертеж в разрезе
избранное
Постер Garrett Airesearch ATF3 в разрезе
избранное
Постер с двигателем Roll-Royce Tay 611 в разрезе
избранное
Bristol Olympus Turbine Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce Trent 800 Чертеж в разрезе
избранное
Garrett TFE731-3 Чертеж в разрезе
избранное
Turbo Union RB199 Чертеж в разрезе
избранное
Rolls Royce Spey 25R Чертеж в разрезе
избранное
Garrett TFE531 Чертеж в разрезе
избранное
CFE 738 Чертеж в разрезе
избранное
General Electric CT7 Чертеж в разрезе
избранное
Монтажный чертеж Rolls-Royce Nene в разрезеизбранное
Низкоскоростная аэродинамическая труба 5M Royal Aircraft Establishment Чертеж в разрезе
избранное
Armstrong Siddeley Viper ASV 3 Чертеж в разрезе
любимый
ВСУ Garrett GTCP 331-500 в разрезе
избранное
Микулин М209 Чертеж в разрезе
избранное
Vickers Gun прерыватель Шестерня в разрезе Чертеж
избранное
Чертеж турбовинтового двигателя Ивченко Тип К в разрезе
Доступны в виде принтов в рамке, фотографий, настенных рисунков и фотоподарков
Все профессионально изготовлено на заказ для быстрой доставки
Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики
Пожертвовать сейчас
Один музей, две локации Посетите нас в Вашингтоне, округ Колумбия, и Шантильи, штат Вирджиния, чтобы исследовать сотни самых значительных объектов в мире в истории авиации и космоса.
Давать
Становиться участником
Стена чести
Способы дать
Провести мероприятиеНациональный музей авиации и космонавтики
6-я улица и проспект Независимости SW
Вашингтон, округ Колумбия 20560
202-633-2214
10:00 — 17:30
Центр Стивена Ф.