Ta sekcja jest bardzo łatwa w użyciu. W proponowanym polu wpisz żądane słowo, a podamy Ci listę jego znaczeń. Chcę zauważyć, że nasza strona zawiera dane z różnych źródeł - słowniki encyklopedyczne, wyjaśniające i pochodne. Również tutaj możesz zapoznać się z przykładami użycia wprowadzonego słowa.

Co oznacza „silnik turbośmigłowy”

Słownik encyklopedyczny, 1998

silnik turbośmigłowy

SILNIK ŚRUBOWY TURBIN (TWD) to silnik z turbodoładowaniem, w którym ciąg jest wytwarzany głównie przez śmigło napędzane turbiną gazową, a częściowo przez bezpośrednią reakcję przepływu gazów wypływających z dyszy strumieniowej.

Silnik turbośmigłowy

Ze względu na fakt, że zarówno łopatki wentylatora, jak i łopaty wirnika muszą pracować z prędkością poddźwiękową, aby zapewnić wydajną pracę, wentylator w pierścieniowej osłonie jest bardziej wydajny przy dużych prędkościach.

Silniki strumieniowe zgodnie ze sposobem wstępnego sprężania powietrza przed wejściem do komory spalania dzielą się na sprężarkę i bez sprężarki. Nieskompresowane silniki odrzutowe wykorzystują przepływ powietrza pod wysokim ciśnieniem. W silnikach sprężarek powietrze jest sprężane przez sprężarkę. Kompresorowy silnik odrzutowy to silnik turboodrzutowy (silnik turboodrzutowy). Grupa, zwana silnikami mieszanymi lub kombinowanymi, obejmuje silniki turbośmigłowe (TVD) i silniki turboodrzutowe z podwójnym obwodem (DTRD). Jednak konstrukcja i działanie tych silników są bardzo podobne do silników turboodrzutowych. Często wszystkie typy tych silników są łączone pod ogólną nazwą silników turbogazowych (GTE). Nafta jest stosowana jako paliwo w silnikach turbogazowych.

Silniki Turbojet

Konstruktywne schematy.   Silnik turboodrzutowy (ryc. 100) składa się z urządzenia wejściowego, sprężarki, komory spalania, turbiny gazowej i urządzenia wyjściowego.

Urządzenie wlotowe jest przeznaczone do dostarczania powietrza do sprężarki silnika. W zależności od umiejscowienia silnika na statku powietrznym może on być uwzględniony w projekcie statku powietrznego lub w projekcie silnika. Urządzenie wejściowe pomaga zwiększyć ciśnienie powietrza przed sprężarką.

Dalszy wzrost ciśnienia powietrza występuje w sprężarce. Sprężarki odśrodkowe (rys. 101) i osiowe (patrz rys. 100) są stosowane w silnikach turboodrzutowych.

W sprężarce osiowej, gdy wirnik obraca się, łopaty wirnika, działając na powietrze, obracają go i zmuszają do ruchu wzdłuż osi w kierunku wyjścia ze sprężarki.

W sprężarce odśrodkowej, gdy wirnik obraca się, powietrze jest przenoszone przez łopatki i pod działaniem sił odśrodkowych przemieszcza się na obrzeże. Najczęściej stosowane w nowoczesnym lotnictwie to silniki z kompresorem osiowym.

Sprężarka osiowa zawiera wirnik (część obrotowa) i stojan (część stała), do których zamontowane jest urządzenie wejściowe. Czasami w urządzeniach wejściowych instalowane są siatki ochronne, aby zapobiec przedostaniu się ciał obcych do sprężarki, które mogłyby uszkodzić łopatki.

Wirnik sprężarki składa się z kilku rzędów profilowanych łopatek rozmieszczonych na obwodzie i kolejno naprzemiennie wzdłuż osi obrotu. Wirniki są podzielone na bęben (rys. 102, a), tarczę (rys. 102, b) i tarczę bębna (rys. 102, c).

Stojan sprężarki składa się z pierścieniowego zestawu profilowanych łopatek zamontowanych w obudowie. Pewna liczba stałych ostrzy, zwana aparatem prostującym, w połączeniu z pewną liczbą pracujących ostrzy nazywana jest stopniem sprężarki.

W nowoczesnych samolotowych silnikach turboodrzutowych stosuje się wielostopniowe sprężarki, które zwiększają wydajność procesu sprężania powietrza. Stopnie sprężarki są skoordynowane ze sobą, dzięki czemu powietrze na wylocie jednego stopnia płynnie przepływa wokół łopatek następnego stopnia.

Niezbędny kierunek powietrza do następnego etapu zapewnia prostownik. W tym samym celu przed kompresorem zainstalowano również urządzenie prowadzące. Niektóre konstrukcje silników mogą nie mieć urządzenia prowadzącego.

Jednym z głównych elementów silnika turboodrzutowego jest komora spalania umieszczona za sprężarką. Strukturalnie komory spalania są rurowe (ryc. 103), pierścieniowe (ryc. 104), rurowo-pierścieniowe (ryc. 105).

Rurowa (indywidualna) komora spalania składa się z rurki płomieniowej i zewnętrznej obudowy połączonych ze sobą szybami wiszącymi. Przed komorą spalania zainstalowane są dysze paliwowe i wir, który służy do stabilizacji płomienia. Płomień ma otwory na wlot powietrza, aby zapobiec przegrzaniu płomienia. Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w rurach płomieniowych odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń zapłonowych zainstalowanych w oddzielnych komorach. Między sobą rurki płomieniowe są połączone dyszami, które zapewniają zapłon mieszaniny we wszystkich komorach.

Pierścieniowa komora spalania ma postać pierścieniowej wnęki utworzonej przez zewnętrzną i wewnętrzną obudowę komory. Pierścieniowa rurka płomieniowa jest zainstalowana przed pierścieniowym kanałem, a zawirowania i dysze są zainstalowane w nosie rurki płomieniowej.

Rurowo-pierścieniowa komora spalania składa się z zewnętrznej i wewnętrznej obudowy tworzącej pierścieniową przestrzeń, w której umieszczane są poszczególne rurki płomieniowe.

Turbina gazowa służy do napędzania sprężarki turboodrzutowej. W nowoczesnych silnikach turbiny gazowe są osiowe. Turbiny gazowe mogą być jednoetapowe i wielostopniowe (do sześciu stopni). Głównymi elementami turbiny są urządzenia dyszowe (kierujące) i wirniki, składające się z tarcz i łopat wirnika umieszczonych na ich obręczach. Wirniki są przymocowane do wału turbiny i razem z nim tworzą wirnik (ryc. 106). Urządzenia dyszowe znajdują się przed ostrzami roboczymi każdego dysku. Połączenie aparatu ze stałą dyszą i tarczy z łopatami wirnika nazywa się stopniem turbiny. Łopaty wirnika są przymocowane do tarczy turbiny za pomocą blokady choinki (ryc. 107).

Urządzenie wydechowe (ryc. 108) składa się z rury wydechowej, stożka wewnętrznego, rozpórki i dyszy strumieniowej. W niektórych przypadkach, na podstawie warunków układu silnika w samolocie, rura przedłużająca jest instalowana między rurą wydechową a dyszą wylotową. Dysze strumieniowe mogą mieć regulowaną i nieregulowaną sekcję wyjściową.

Zasada pracy.   W przeciwieństwie do silnika tłokowego proces pracy w silnikach z turbiną gazową nie jest podzielony na osobne cykle zegarowe, ale przebiega w sposób ciągły.

Zasada działania silnika turboodrzutowego jest następująca. W locie strumień powietrza przepływający przez silnik przechodzi przez wlot do sprężarki. W urządzeniu wejściowym zachodzi wstępne sprężanie powietrza i częściowe przekształcenie energii kinetycznej poruszającego się strumienia powietrza w potencjalną energię ciśnienia. Powietrze jest w sprężarce mocniej sprężane. W silnikach turboodrzutowych ze sprężarką osiową, gdy wirnik obraca się gwałtownie, łopatki sprężarki, podobnie jak łopatki wentylatora, kierują powietrze w kierunku komory spalania. W urządzeniach rektyfikacyjnych zainstalowanych za wirnikami każdego stopnia sprężarki, ze względu na kształt dyfuzora kanałów międzykapsułkowych, energia kinetyczna przepływu uzyskanego w kole jest przekształcana w potencjalną energię ciśnienia.

W silnikach ze sprężarką odśrodkową sprężanie powietrza następuje z powodu działania siły odśrodkowej. Powietrze wchodzące do sprężarki jest wychwytywane przez łopatki szybko obracającego się wirnika i pod działaniem siły odśrodkowej jest usuwane ze środka na obwód koła sprężarki. Im szybciej wirnik wiruje, tym większe jest ciśnienie wytwarzane przez sprężarkę.

Dzięki sprężarce silnik turboodrzutowy może zapewnić przyczepność podczas pracy na budowie. Wydajność procesu sprężania powietrza w sprężarce

znamienny wielkością stopnia wzrostu ciśnienia π k, który jest stosunkiem ciśnienia powietrza na wylocie sprężarki p 2 do ciśnienia atmosferycznego pH

Sprężone powietrze na wlocie i sprężarce wchodzi następnie do komory spalania, dzieląc się na dwa strumienie. Jedna część powietrza (powietrze pierwotne), stanowiąca 25–35% całkowitego przepływu powietrza, jest wysyłana bezpośrednio do płomieniówki, gdzie odbywa się główny proces spalania. Inna część powietrza (powietrze wtórne) przepływa wokół zewnętrznej wnęki komory spalania, chłodząc ją, a na wylocie komory miesza się z produktami spalania, obniżając temperaturę przepływu gazu do wartości określonej przez opór cieplny łopatek turbiny. Nieznaczna część powietrza wtórnego wnika do strefy spalania przez boczne otwory rurki płomieniowej.

Tak więc w komorze spalania powstaje mieszanina paliwowo-powietrzna przez rozpylanie paliwa przez dysze i mieszanie go z powietrzem pierwotnym, spalanie mieszaniny i mieszanie produktów spalania z powietrzem wtórnym. Po uruchomieniu silnika mieszanka jest zapalana przez specjalne urządzenie zapłonowe, a podczas dalszej pracy silnika mieszanka paliwowo-powietrzna jest zapalana przez istniejącą palnik płomieniowy.

Strumień gazu utworzony w komorze spalania, który ma wysoką temperaturę i ciśnienie, wpada do turbiny za pomocą zwężającego się aparatu dyszowego. W kanałach aparatu dyszowego prędkość gazu gwałtownie wzrasta do 450-500 m / s i następuje częściowa konwersja energii cieplnej (potencjalnej) na kinetyczną. Gazy z aparatu dyszowego spadają na łopatki turbiny, gdzie energia kinetyczna gazu jest przekształcana w mechaniczną pracę obrotową turbiny. Łopatki turbiny, obracając się razem z tarczami, obracają wał silnika i tym samym zapewniają pracę sprężarki.

W łopatach turbiny turbiny może zachodzić tylko proces przekształcania energii kinetycznej gazu w mechaniczną pracę obrotową turbiny lub nawet dalsze rozszerzanie gazu wraz ze wzrostem jego prędkości. W pierwszym przypadku turbina gazowa nazywa się aktywna, w drugim - reaktywna. W drugim przypadku łopatki turbiny, oprócz aktywnego uderzenia nadchodzącego strumienia gazu, również oddziałują reaktywnie z powodu przyspieszenia przepływu gazu.

Ostateczne rozprężenie gazu odbywa się w urządzeniu wyjściowym silnika (dyszy strumieniowej). Tutaj maleje ciśnienie przepływu gazu, a prędkość wzrasta do 550-650 m / s (w warunkach naziemnych).

Zatem energia potencjalna produktów spalania w silniku jest przetwarzana na energię kinetyczną podczas procesu rozprężania (w turbinie i dyszy wylotowej). Część energii kinetycznej idzie na obrót turbiny, która z kolei obraca sprężarkę, druga część - w celu przyspieszenia przepływu gazu (w celu wytworzenia ciągu reaktywnego).

Silniki turbośmigłowe

Urządzenie i zasada działania.   W przypadku nowoczesnych samolotów

mając dużą nośność i zasięg lotu, potrzebujemy silników, które mogłyby rozwinąć niezbędną przyczepność przy minimalnym ciężarze właściwym. Silniki Turbojet spełniają te wymagania. Są jednak nieekonomiczne w porównaniu z układami napędowymi wirników przy niskich prędkościach lotu. W związku z tym niektóre typy samolotów, przeznaczone do lotów ze stosunkowo małymi prędkościami i dużym zasięgiem, wymagają instalacji silników, które łączyłyby zalety silnika turboodrzutowego z zaletami silnika śmigłowego przy niskich prędkościach lotu. Takie silniki obejmują silniki turbośmigłowe.

Silnik turbośmigłowy to silnik lotniczy z turbiną gazową, w którym turbina wytwarza moc większą niż wymagana do obracania sprężarki, a ta nadwyżka mocy jest wykorzystywana do obracania śmigła. Schemat ideowy teatru operacji pokazano na ryc. 109

Jak widać na schemacie, silnik turbośmigłowy składa się z tych samych komponentów i zespołów co turboodrzutowy. Jednak w przeciwieństwie do silnika turboodrzutowego śmigło i skrzynia biegów są dodatkowo zamontowane. Aby uzyskać maksymalną moc silnika, turbina musi osiągać wysokie obroty (do 20 000 obr / min). Jeśli śmigło obraca się z tą samą prędkością, wówczas wydajność tego ostatniego będzie bardzo niska, ponieważ maksymalna wydajność śmigła w reżimach lotu projektowego osiąga 750-1 500 obr / min.

Aby zmniejszyć prędkość śmigła w porównaniu z prędkością turbiny gazowej, w silniku turbośmigłowym zainstalowano skrzynię biegów. W silnikach o dużej mocy czasami stosuje się dwie śruby obracające się w przeciwnych kierunkach, a działanie obu śmigieł zapewnia jeden bieg.

W niektórych silnikach turbośmigłowych sprężarka jest napędzana przez jedną turbinę, a śmigło przez inną. Stwarza to korzystne warunki do regulacji silnika.

Nacisk w teatrze jest wytwarzany głównie przez śmigło (do 90%) i tylko nieznacznie w wyniku reakcji strumienia gazu.

W silnikach turbośmigłowych stosuje się turbiny wielostopniowe (liczba stopni wynosi od 2 do 6), co podyktowane jest koniecznością pracy na silniku turbiny turbinowej o większych różnicach ciepła niż na silniku turboodrzutowym turbiny. Ponadto zastosowanie wielostopniowej turbiny pozwala zmniejszyć jej prędkość, a co za tym idzie wymiary i ciężar skrzyni biegów.

Cel głównych elementów teatru działań nie różni się od celu tych samych elementów silnika turboodrzutowego. Przepływ pracy teatru operacji jest również podobny do przepływu pracy silnika turboodrzutowego. Podobnie jak w silniku turboodrzutowym strumień powietrza, uprzednio sprężony na wlocie, poddawany jest głównej kompresji w sprężarce, a następnie wchodzi do komory spalania, do której wtryskuje się jednocześnie paliwo przez dysze. Gazy powstające w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej mają wysoką energię potencjalną. Wbiegają do turbiny gazowej, gdzie prawie się rozszerzają, wykonują prace, które są następnie przenoszone na sprężarkę, śmigło i jednostki napędowe. Za turbiną ciśnienie gazu jest prawie równe ciśnieniu atmosferycznemu.

W nowoczesnych silnikach turbośmigłowych siła trakcyjna uzyskana jedynie w wyniku reakcji strumienia gazu wydobywającego się z silnika wynosi 10-20% całkowitej siły trakcyjnej.

Silniki Turbofan

Chęć zwiększenia wydajności ciągu silników turboodrzutowych przy wysokich prędkościach poddźwiękowych doprowadziła do powstania silników z podwójnym obwodem turboodrzutowych (DTRD).

W przeciwieństwie do konwencjonalnego silnika turboodrzutowego w silniku turboodrzutowym turbina gazowa napędza (oprócz sprężarki i szeregu jednostek pomocniczych) sprężarkę niskociśnieniową, zwaną inaczej wentylatorem wtórnym. Napęd wentylatora drugiego obwodu DTRD można również wykonać z oddzielnej turbiny znajdującej się za turbiną sprężarki. Najprostszy schemat DTRD przedstawiono na ryc. 110

Pierwszy (wewnętrzny) obwód DTRD jest schematem tradycyjnego silnika turboodrzutowego. Drugi (zewnętrzny) obwód to kanał pierścieniowy z umieszczonym w nim wentylatorem. Dlatego dwuprzewodowe silniki turboodrzutowe są czasami nazywane turbofanami.

Działanie DTRD jest następujące. Przepływ powietrza wchodzącego do silnika wchodzi do wlotu powietrza, a następnie jedna część powietrza przechodzi przez sprężarkę wysokociśnieniową pierwszego obwodu, druga przez łopatki wentylatora (sprężarka niskociśnieniowa) drugiego obwodu. Ponieważ obwód obwodu pierwotnego jest konwencjonalnym silnikiem turbowentylatorowym, proces roboczy w tym obwodzie jest podobny do procesu roboczego w silnikach turbowentylatorowych. Działanie wentylatora wtórnego jest podobne do działania śmigła wielopłaszczyznowego obracającego się w pierścieniowym kanale.

DTRD można również stosować w samolotach naddźwiękowych, ale w tym przypadku, aby zwiększyć ich ciąg, konieczne jest zapewnienie spalania paliwa w drugim obwodzie. Aby szybko zwiększyć (zwiększyć) ciąg DTRD, dodatkowe paliwo jest czasem spalane albo w strumieniu powietrza obwodu wtórnego, albo za turbiną obwodu pierwotnego.

Podczas spalania dodatkowego paliwa w drugim obwodzie konieczne jest zwiększenie obszaru jego dyszy, aby utrzymać niezmienione tryby działania obu obwodów. Jeśli ten warunek nie zostanie spełniony, przepływ powietrza przez wentylator drugiego obwodu zmniejszy się z powodu wzrostu temperatury gazu między wentylatorem a dyszą strumieniową drugiego obwodu. Spowoduje to zmniejszenie wymaganej mocy do obracania wentylatora. Następnie, aby utrzymać poprzednią prędkość obrotową silnika, będziesz musiał obniżyć temperaturę gazu przed turbiną w pierwszym obwodzie, a to doprowadzi do zmniejszenia ciągu w pierwszym obwodzie. Wzrost całkowitego ciągu będzie niewystarczający, aw niektórych przypadkach całkowity ciąg silnika wymuszonego może być mniejszy niż całkowity ciąg konwencjonalnego DDRD. Ponadto zwiększenie przyczepności wiąże się z wysokim zużyciem paliwa. Wszystkie te okoliczności ograniczają stosowanie tej metody zwiększania przyczepności. Jednak DTRD zwiększające ciąg może być szeroko stosowane przy naddźwiękowych prędkościach lotu.

Użyta literatura: autorzy „Podstawy lotnictwa”: G.A. Nikitin, E.A. Bakanow

Pobierz streszczenie: Nie masz dostępu do pobierania plików z naszego serwera.

Wreszcie konstruktorzy silników zwrócili uwagę nie tylko na tworzenie silników dla dużych samolotów, ale są również gotowi pomóc w wyposażeniu regionalnych i małych samolotów lotniczych w silniki. Ponadto planowane jest zainstalowanie domowych silników turbośmigłowych na lokalnych samolotach produkowanych w rosyjskich przedsiębiorstwach i z materiałów krajowych.

Cechy produkcji nowego silnika turbośmigłowego

W ramach programu zastępowania importu Zakład Lotnictwa Cywilnego Ural (UZGA) opracował projekt i przygotowuje produkcję silnika turbośmigłowego VK-800C dla czeskich samolotów   L-410UVP-E20,   które powstaje w tym samym przedsiębiorstwie. Wcześniej ta maszyna była wyposażona w elektrownie M601 i H80 produkowane w Czechach.

Inżynier projektowy, utworzony w Sankt Petersburgu, osobna jednostka do zastępowania importu, potwierdził, że w centrum badawczo-produkcyjnym „Lopatki. Sprężarki. Turbiny. ”(SPC„ LKT ”) w maju zostaną zmontowane trzy eksperymentalne silniki VK-800S, testy na stanowisku rozpoczną się latem, a jesienią zostaną przetestowane w powietrzu.

SPC „LKT” nie zostało wybrane przypadkowo do montażu tych elektrowni, ponieważ produkcja łopat turbin i kół wirników jest już zaawansowaną technologią i zorganizowanie dodatkowej produkcji w takim centrum nie było dużym problemem. Zadanie polegało na wykorzystaniu komponentów z Rosji tylko do produkcji silników VK-800C.

Staje się to możliwe, ponieważ jednostki i główne komponenty do tych silników zaczęto produkować w Omsku, Permie, Samarze i innych rosyjskich miastach, w których znajdują się fabryki i przedsiębiorstwa o odpowiednim profilu. Ministerstwo Przemysłu i Handlu już złożyło zamówienie na produkcję dwóch samolotów L-410UVP-E20   z rosyjskimi silnikami, a seryjna produkcja VK-800S rozpocznie się natychmiast po procedurze certyfikacji, którą planują zakończyć za dwa lata.

Nowy silnik turbośmigłowy VK-800C do lekkich samolotów wielofunkcyjnych.

Zasadniczo silnik VK-800C jest wersją śmigłowego silnika turbosprężarki VK-800V, który został stworzony w jednej z jednostek United Engine Corporation Klimov i jest przeznaczony do samolotów wielozadaniowych o nośności do 1,5 tony. Jest to bardzo kompaktowy silnik o długości około jednego metra, ważący nie więcej niż 140 kg i rozwijający moc startową około 900 KM.

„Rosyjski samolot” L-410

W 2008 r. Rosjanie przystąpili do czeskiego zakładu, a dokładniej po nabyciu 51% udziałów, aw 2015 r. UZGA zbudował nowe warsztaty i rozpoczął produkcję L-410   podczas procesu, stopniowo zastępując wszystkie komponenty i części komponentami domowymi. Sami Czesi nazywają już L-410 „rosyjskim samolotem” i w rzeczywistości stanie się całkowicie krajowy, gdy tylko fabryka w Uralu rozpocznie seryjną produkcję rosyjskich silników turbośmigłowych VK-800S.

Eksperci Uralu ustalili wydanie L-410   w 2016 roku i przygotuj te maszyny na trudne rosyjskie warunki. Samolot jest wyposażony w kilka rodzajów podwozia - ski przeznaczony jest do lądowania na zaśnieżonej powierzchni, a pływak - do wody, przygotowuje się również opcję lądowania na miękkim podłożu i nieprzygotowanych miejscach. Jednym słowem, samochód jest w pełni przystosowany do działania w każdych warunkach klimatycznych Rosji, w tym na dalekiej północy.

Podwozie dla L-410 znajdzie zastosowanie na lotniskach Dalekiej Północy i nieprzygotowanych obszarach Arktyki.

Wyprodukowany w zakładzie w Uralu L-410   otrzymał nowoczesną awionikę, komunikację i sprzęt wykonany wyłącznie z komponentów domowych. Oczywiście silniki tej maszyny będą wkrótce produkowane w Rosji.

Wielozadaniowy samolot 19-osobowy L-410   popytu w różnych wersjach, zarówno dla lotnictwa cywilnego i wojskowego. Dla obu działów ta maszyna idealnie nadaje się jako szkolenie do szkolenia i edukacji kadetów. W tej chwili jest to jedyny samolot szkoleniowy dla przyszłych pilotów wojskowego lotnictwa transportowego. Prosta i łatwa w obsłudze maszyna jest w stanie wybaczyć błędy podczas pilotowania, zwłaszcza podczas lądowania, a najlepszych samolotów tej klasy do kadetów szkoleniowych jeszcze nie widać.

Przedział pasażerski L-410 jest bardzo wygodny i wygodny.

W lotnictwie cywilnym maszyna znajdzie zastosowanie w wersji cargo-pasażerskiej, a jej wersja sanitarna będzie poszukiwana w trudno dostępnych obszarach oraz podczas akcji poszukiwawczo-ratowniczych. W dziale wojskowym znajdziesz opcje rozpoznania aplikacji, sanitarne i lądowania   L-410.

Wniosek

Obecnie w Rosji nie ma samolotów tej klasy, taka maszyna jest potrzebna do szkolenia wstępnego i na potrzeby Ministerstwa Obrony. Bezpretensjonalność tego samolotu jest dobrze znana, a wyposażenie go w silniki turbośmigłowe pozwoli na pełne wykorzystanie maszyny, w tym na potrzeby Arktyki. Znacząco rozszerz zakres L-410   opracowanie nowego podwozia dla miękkich gleb.

Silniki turbośmigłowe na pierwszy rzut oka ogólnie przypominają silniki tłokowe, a te i inne - śmigło. Ale pod tym względem podobieństwo ustaje, wtedy wkracza ścieżka strukturalnie zupełnie innej maszyny, o innej zasadzie działania, o różnych charakterystykach i trybach pracy, o różnych możliwościach.

Silniki turbośmigłowe (TVD) są rodzajem silników turbogazowych, które są szeroko stosowane w lotnictwie. Same silniki turbinowe gazowe (GTE) zostały opracowane jako uniwersalny konwerter energii, który ostatecznie zaczął być wykorzystywany w przemyśle lotniczym. Silnik z turbiną gazową jest silnikiem cieplnym, w którym podczas spalania paliwa rozprężone gazy obracają turbinę, wytwarzając moment obrotowy, a niezbędne jednostki można podłączyć do wału turbiny. W przypadku sali operacyjnej śmigło jest połączone z wałem.

Silniki turbośmigłowe są rodzajem „mieszanki” silników tłokowych z silnikami turboodrzutowymi. Silniki tłokowe były pierwszymi elektrowniami, które dostarczyły samolot. Były to cylindry ułożone w kształcie gwiazdy, pośrodku której znajdował się wał obracający się śmigłem. Ale ze względu na ich ciężki ciężar i ograniczenia prędkości z czasem porzucono je, preferując silniki turboodrzutowe. To prawda, że \u200b\u200bsilniki turboodrzutowe również były dalekie od ideału. Jeśli można rozwinąć prędkość naddźwiękową, są one dość „żarłoczne”, co zwiększa koszt paliwa podczas ich eksploatacji, a ich użycie w samolotach pasażerskich i towarowych powoduje, że loty są zbyt drogie. To właśnie ta wada silników odrzutowych została przypisana do wyeliminowania ich krewnych turbośmigłowych, które dziś z powodzeniem stosuje się w lotnictwie. Opierając się na strukturze i zasadzie działania silnika turboodrzutowego i umiejętnie łącząc go z działaniem śmigła z silników tłokowych, byli w stanie połączyć małe wymiary i lekkość, ekonomiczne zużycie paliwa i wysoką wydajność.

Hawker Beechcraft King Air 350

Po raz pierwszy w Związku Radzieckim TVD zostały zaprojektowane i przetestowane już w latach 30., a w latach 50. rozpoczęła się ich masowa produkcja. Zakres ich mocy mieścił się w przedziale 1880-11000 kW. Silniki turbośmigłowe od dawna są z powodzeniem stosowane w lotnictwie cywilnym i wojskowym, różniąc się niezawodnością i trwałością. Przykładem jest uhonorowany „weteran” krajowego przemysłu lotniczego AI-20, który został wyposażony w IL-18, AN-8, AN-32, AN-12, BE-12, IL-38. Ale z czasem stało się jasne, że ich moc można zwiększyć tylko do pewnego limitu i nie można ich używać przy prędkościach naddźwiękowych, więc zakres ich użycia gwałtownie się zmniejszył. W dzisiejszych czasach kino stosuje się głównie w lotnictwie cywilnym na samolotach wolnoobrotowych, a samoloty naddźwiękowe są wyposażone w silniki turboodrzutowe. TVD są instalowane w AN-24, AN-32, IL-18, TU-114.

Urządzenie i zasada działania silnika turbośmigłowego

Budowa silnika turbośmigłowego jest dość prosta. Składa się ze śmigła z reduktorem, sprężarki, komory spalania, turbiny i urządzenia wyjściowego - dyszy. Sprężarka pompuje i spręża powietrze, kierując je do komory spalania, gdzie wtryskuje się paliwo. Palna mieszanina otrzymana przez zmieszanie powietrza z paliwem zapala się, tworząc gazy o wysokiej energii potencjalnej, które, rozszerzając się, wchodzą do łopat turbiny, obracając ją, a sama turbina obraca śmigło i sprężarkę. Energia nie wydana na obrót turbiny występuje w postaci przepływu powietrza przez dyszę, tworząc ciąg strumienia, którego wartość nie przekracza 10% całkowitego ciągu silnika. Ponieważ jest niewielki, teatr działania nie jest uważany za reaktywny. Jak widać, w swojej strukturze i zasadzie działania silnik turbośmigłowy jest bardzo podobny do silnika turboodrzutowego, z tą różnicą, że w pierwszym przypadku wygenerowana użyteczna energia trafia do obrotu śruby, aw drugim całkowicie wychodzi w postaci przepływu powietrza przez dyszę, tworząc reaktywny ciąg.

Budowa silnika turbośmigłowego

Wał roboczy

Rozróżnij silniki turbośmigłowe dwuwałowe i jednoosiowe. W jednowałowym silniku turbinowym turbina ze sprężarką i śrubą znajduje się na tym samym wale, natomiast w zespole turbiny dwuwałowej nie ma połączenia mechanicznego: turbina i sprężarka są zamontowane na tym samym wale, a śruba przez skrzynię biegów znajduje się na drugim. W drugim przypadku konstrukcja silnika składa się z dwóch turbin połączonych nie mechanicznie, ale gazdynamicznie: jedna dla sprężarki, druga dla śruby. Jest to bardziej powszechna i skuteczna opcja, która pomimo bardziej złożonego projektu jest używana częściej. To rozwiązanie pozwala na wykorzystanie energii silnika bez uruchamiania śrub, co jest wygodne w przypadkach, gdy samolot znajduje się na ziemi i trzeba zapewnić prąd i dopływ powietrza pod wysokim ciśnieniem.

Kompresor

Sprężarka TVD ma konstrukcję skokową z liczbą stopni w zakresie 2-6, co pozwala dostrzec znaczne spadki ciśnienia i temperatury podczas pracy, aby regulować i zmniejszać prędkość. Wielostopniowa konstrukcja umożliwia także zmniejszenie masy i rozmiarów silnika, co jest ważne w przypadku silników lotniczych, w których liczy się każdy gram. Kompresor składa się z wirników z łopatkami i łopatki prowadzącej. Urządzenie prowadzące może być regulowane (z obracającymi się ostrzami wokół własnej osi) lub nieregulowane.

Śmigło

Śmigło zapewnia niezbędną przyczepność, ale jednocześnie jego prędkość obrotowa jest ograniczona. Działa najskuteczniej przy prędkości 750-1500 obr / min, po czym wydajność spada, a sama śruba z urządzenia napędowego faktycznie zamienia się w hamulec. Zjawisko to nazywane jest „efektem blokującym” i wiąże się z faktem, że niektóre części łopat wirnika przy dużych prędkościach zaczynają się poruszać z prędkością przekraczającą prędkość dźwięku, co powoduje jego nieprawidłowe działanie. To samo dzieje się, jeśli zwiększysz średnicę ostrzy, ponieważ im są one dłuższe, tym większa jest prędkość liniowa na ich końcach.

Turbina

Turbina rozwija prędkość do 20 000 obr / min, ale śruba przy takich prędkościach po prostu nie działa, dlatego jest wyposażona w przekładnię redukcyjną, która zmniejsza prędkość obrotową i zwiększa moment obrotowy. Skrzynie biegów mogą różnić się budową, ale ich zadanie - obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie momentu obrotowego - pozostaje niezmienione. Ograniczenie prędkości obrotowej śmigła w dużej mierze ogranicza wykorzystanie teatru działań, zwłaszcza w lotnictwie wojskowym, gdzie prędkość jest ważna, ale naukowcy i projektanci aktywnie pracują nad stworzeniem silnika naddźwiękowego, dopóki ich wysiłki nie zostaną zwieńczone sukcesem. Aby zwiększyć przyczepność w niektórych modelach, zainstalowane są dwie śruby, które podczas pracy obracają się w przeciwnych kierunkach, napędzane jednym kołem zębatym. Przykładem takiego silnika jest D-27, który nazywa się turbofan. Jest wyposażony w dwa wentylatory śrubowe przymocowane przez przekładnię do osi wolnej turbiny. Jak dotąd jest to jedyny tego typu silnik wykorzystywany w lotnictwie cywilnym na samolotach AN-70, ale jego wygląd i skuteczne wykorzystanie będzie prawdziwym przełomem w dziedzinie poprawy wydajności operacyjnej teatru.

Zalety i wady

Podsumowując, możemy podkreślić główne zalety i wady teatru. Zalety silników turbośmigłowych to:

- niska waga w porównaniu z silnikami tłokowymi;

- wydajność i niższe zużycie paliwa w porównaniu z silnikami turboodrzutowymi, co tłumaczy się obecnością śmigła, którego sprawność czasami osiąga 86%.

Ale ze wszystkimi swoimi zaletami teatr działania nie może całkowicie zastąpić silników odrzutowych, ponieważ ich konstrukcja nie pozwala na rozwijanie dużych prędkości. Ograniczenie prędkości wynosi 750 km / h, podczas gdy współczesne lotnictwo wymaga znacznie więcej. Kolejnym minusem jest hałas podczas pracy śmigła, przekraczający wartości dopuszczalne określone przez Organizację Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego.

Tak więc, pomimo wysokiej wydajności i wydajności, stosowanie silników turbośmigłowych jest ograniczone. Zasadniczo są one wyposażone w samoloty lecące z małą prędkością i na duże odległości, co może znacznie obniżyć koszty lotów pasażerskich i towarowych. W takich przypadkach ich użycie jest w pełni uzasadnione. Ale TVD praktycznie nie są wykorzystywane w lotnictwie wojskowym - nie jest tu ważne zużycie paliwa, ale prędkość, zwrotność i bezgłośność, które mogą zapewnić silniki turboodrzutowe. Jednocześnie w przemyśle lotniczym trwają prace nad stworzeniem śmigieł naddźwiękowych, które mogą pokonać barierę dźwiękową bez utraty wydajności i „efektu blokowania”. Być może z czasem silniki te zdołają wyprzeć swoje odrzutowce i zająć miejsce w nowoczesnej produkcji samolotów. W międzyczasie TVD pozostają, choć nie najsilniejsze, ale twarde i niezawodne „konie robocze”.

Po raz pierwszy samolot turboodrzutowy ( Silnik Turbojet) wystartował w 1939 r. Od tego czasu poprawiła się struktura silników lotniczych, pojawiły się różne typy, ale zasada działania wszystkich z nich jest w przybliżeniu taka sama. Aby zrozumieć, dlaczego samolot o tak dużej masie tak łatwo unosi się w powietrze, należy nauczyć się, jak działa silnik samolotu. Silnik turboodrzutowy napędza samolot z powodu ciągu odrzutowego. Z kolei odrzut strumienia jest siłą odrzutu strumienia gazu, który leci z dyszy. Oznacza to, że instalacja turboodrzutowa popycha samolot i wszystkich ludzi w kabinie za pomocą strumienia gazu. Strumień strumienia, wylatujący z dyszy, jest odpychany z powietrza i tym samym napędza samolot.

Silnik Turbofan

Konstrukcja

Urządzenie silnika lotniczego jest dość skomplikowane. Temperatura pracy w takich instalacjach osiąga 1000 stopni lub więcej. W związku z tym wszystkie części, z których składa się silnik, wykonane są z materiałów odpornych na wysokie temperatury i ogień. Ze względu na złożoność urządzenia istnieje cała dziedzina nauki o silnikach turboodrzutowych.

Silnik Turbojet składa się z kilku głównych elementów:

• wentylator
• kompresor
• komora spalania;
• turbina;
• dysza

Wentylator jest zainstalowany przed turbiną. Dzięki temu powietrze jest zasysane do urządzenia z zewnątrz. W takich instalacjach stosowane są wentylatory z dużą liczbą łopatek o określonym kształcie. Rozmiar i kształt łopatek zapewniają najbardziej wydajny i najszybszy dopływ powietrza do turbiny. Wykonane są z tytanu. Oprócz głównej funkcji (wlot powietrza) wentylator rozwiązuje kolejny ważny problem: za jego pomocą powietrze jest pompowane między elementami silnika turboodrzutowego i jego skorupą. Dzięki takiemu pompowaniu układ jest chłodzony i zapobiega się zniszczeniu komory spalania.

W pobliżu wentylatora znajduje się sprężarka dużej mocy. Wraz z nim powietrze dostaje się do komory spalania pod wysokim ciśnieniem. W komorze powietrze miesza się z paliwem. Powstała mieszanina jest zapalana. Po zapłonie mieszanina i wszystkie sąsiadujące elementy rośliny są ogrzewane. Komora spalania jest najczęściej wykonana z ceramiki. Jest tak, ponieważ temperatura wewnątrz komory osiąga 2000 stopni lub więcej. A ceramika jest odporna na wysokie temperatury. Po zapłonie mieszanina wchodzi do turbiny.

Widok silnika samolotu z zewnątrz

Turbina to urządzenie składające się z dużej liczby łopat. Przepływ mieszaniny wywiera nacisk na łopatki, napędzając w ten sposób turbinę. Z powodu tego obrotu turbina powoduje obrót wału, na którym zamontowany jest wentylator. Okazuje się, że jest to zamknięty system, który wymaga tylko dopływu powietrza i paliwa do działania silnika.

Następnie mieszanina wchodzi do dyszy. Jest to ostatni etap 1 cyklu silnika. Powstaje tutaj strumień strumieniowy. Jest to zasada działania silnika samolotu. Wentylator pompuje zimne powietrze do dyszy, zapobiegając jej zniszczeniu przez nadmiernie gorącą mieszankę. Przepływ zimnego powietrza zapobiega stopieniu się mankietu dyszy.

W silnikach lotniczych można instalować różne dysze. Najbardziej idealne są mobilne. Ruchoma dysza może się rozszerzać i kurczyć, a także regulować kąt, ustawiając właściwy kierunek strumienia strumienia. Samoloty z takimi silnikami charakteryzują się doskonałą zwrotnością.

Rodzaje silników

Silniki do samolotów są różnych typów:

• klasyczny
• turbośmigłowy;
• turbofan;
• przepływ bezpośredni.

Klasyczny Instalacje działają zgodnie z zasadą opisaną powyżej. Takie silniki są instalowane w samolotach o różnych modyfikacjach. Turbośmigłowy   działają trochę inaczej. W nich turbina gazowa nie ma mechanicznego połączenia z przekładnią. Instalacje te napędzają samolot tylko częściowo z siłą napędową. Ten rodzaj instalacji wykorzystuje większość energii gorącej mieszanki do napędzania śmigła przez skrzynię biegów. W takiej instalacji zamiast jednej znajdują się 2 turbiny. Jeden napędza sprężarkę, a drugi śrubę. W przeciwieństwie do klasycznych turboodrzutów, instalacje śrubowe są bardziej ekonomiczne. Ale nie pozwalają samolotom na rozwijanie dużych prędkości. Są instalowane na samolotach wolnoobrotowych. Silniki Turbojet pozwalają rozwinąć znacznie większą prędkość podczas lotu.

Turbofan   silniki są połączonymi instalacjami łączącymi elementy silników turboodrzutowych i turbośmigłowych. Różnią się od klasycznych dużymi rozmiarami łopatek wentylatora. Zarówno wentylator, jak i śruba działają z prędkością poddźwiękową. Prędkość ruchu powietrza jest zmniejszona z powodu obecności specjalnej owiewki, w której umieszczony jest wentylator. Takie silniki zużywają paliwo bardziej ekonomicznie niż klasyczne. Ponadto charakteryzują się wyższą wydajnością. Najczęściej są instalowane na liniowcach i samolotach o dużej pojemności.

Rozmiar silnika samolotu w stosunku do wzrostu człowieka

Bezpośredni przepływ   instalacje strumieniowe nie wymagają użycia ruchomych elementów. Powietrze jest naturalnie zasysane przez osłonę zamontowaną na wlocie. Po wlocie powietrza silnik działa podobnie do klasycznego.

Niektóre samoloty latają na silnikach turbośmigłowych, których urządzenie jest znacznie prostsze niż turbofan urządzenia. Dlatego wiele osób ma pytanie: po co korzystać z bardziej złożonych instalacji, jeśli możesz ograniczyć się do śrubki? Odpowiedź jest prosta: silniki turboodrzutowe przewyższają silniki śrubowe pod względem mocy. Są dziesięć razy mocniejsze. W związku z tym silnik turboodrzutowy zapewnia znacznie lepszą przyczepność. Umożliwia to latanie dużymi samolotami w powietrze i latanie z dużą prędkością.

Vkontakte