Sergey Zhuravlev, manager de proiect pentru crearea unui motor cu turbină cu gaz ultra-mic, răspunde la întrebările de mâine.
"MÂINE". Sergey, când te uiți la microturbina ta, se pare că este un mic motor cu reacție. Care este probabil instalat pe un fel de aeronave ultra-mici, vehicule aeriene fără pilot...
Serghei ZHURAVLEV. Aspectele pot fi înșelătoare și, în ciuda faptului că mai mulți oameni din echipa noastră au o legătură directă cu aviația, am făcut de fapt ceva complet diferit. Microturbina este inima proiectului nostru de casă autonomă. Credem că o casă din Rusia ar trebui să fie inițial eficientă din punct de vedere energetic, adică să producă mai multă energie decât consumă. Și din această cauză, trebuie să fie autonom, adică să nu aibă o conexiune rigidă la rețele externe exclusive.
"MÂINE". Există un concept occidental: punem panouri solare pe acoperiș și o turbină eoliană în curte. Dar, scuzați-mă, la noi nu avem nici soare, nici vânt bun, din moment ce ne aflăm în mijlocul continentului de nord. Care este abordarea ta?
Serghei ZHURAVLEV. Astăzi nu este dificil să creezi o casă autonomă; tehnologia o permite. Întreaga problemă este costul, pentru că, bineînțeles, puteți instala panouri solare și puteți acumula energie mai mult decât suficientă vara și apoi o puteți folosi iarna. Dar costul acumulării acestei energii va fi aproape de astronomic - chiar dacă instalați baterii moderne, pompați apă printr-un sistem de iazuri de diferite înălțimi sau stocați energie termică folosind pompe de căldură sau sare topită cu consum intens de căldură.
Pentru a stoca energie pentru toată iarna în acest fel, trebuie să cheltuiți o avere pe un sistem de stocare. Prin urmare, pornim de la conceptul de combinare a diferitelor surse de energie care ne permit să satisfacem toate nevoile. Astăzi, nu are sens să acumulăm energie electrică în baterii; energia primară trebuie acumulată sub formă chimică, de exemplu, sub formă de gaze inflamabile.
Adică ajungem la concluzia că este necesară accelerarea proceselor de „metabolism al clădirii” prin producerea de gaze inflamabile din deșeurile și gunoiul care se formează chiar în casa autonomă. Există mai multe modalități fundamentale de a produce hidrogen sau metan, dar ceea ce este important pentru noi este faptul că gazul combustibil produs chiar de gospodărie le facilitează generarea de energie electrică și căldură pe tot parcursul iernii. Aici a apărut ideea unei instalații cu microturbine cu gaz. Turbinele au multe avantaje față de unitățile convenționale cu piston cu gaz, adică motoarele convenționale cu ardere internă, care ne sunt familiare.
Motoarele mici cu turbină cu gaz au atins deja o eficiență foarte mare; spre deosebire de motoarele cu piston pe gaz, sunt ușor de izolat fonic, nu fac aproape zgomot și ocupă un volum mic. Avantajul lor incontestabil este că funcționează cu ușurință cu gaz de proastă calitate, pe care o gospodărie îl poate genera din deșeurile menajere.
"MÂINE". Aici trebuie spus că toți suntem obișnuiți cu metanul pur, aproape 100%, care ne este furnizat prin conducta de gaz de către Gazprom, același monopolist de la care doriți să plecați - și vă propuneți să îl primiți direct în casă. , deși mai puțin pur, dar deja „propriul nostru”, metan autonom?
Serghei ZHURAVLEV. Da, practica obținerii produsului final gazos, un amestec de gaze inflamabile dintr-o gamă largă de deșeuri menajere - de la hârtie sau lemn la, scuzați detaliile, excremente de păsări sau gunoi de grajd pentru animale de companie, a fost acum elaborată în detaliu.
De aceea, microturbinele sunt acum o zonă foarte relevantă de dezvoltare. Inclusiv în Occident, unde mai multe companii lucrează activ la acest lucru. Este clar că conceptul de acolo este foarte asemănător cu al nostru: o microturbină devine „inima energetică” a unei familii sau întreprinderi, atunci când toată producția multor bunuri de uz casnic, în primul rând alimente, este concentrată în gospodăria însăși. Și aceasta, desigur, este aceeași imagine a unui viitor complet diferit, când obținem un întreg strat de „noi producători”, un fel de „țărani ai secolului XXI”, care depind deja foarte puțin de lumea exterioară, oferind ei înșiși cu tot ce au nevoie și chiar creând produse excedentare.
"MÂINE". Da, să ne dea Dumnezeu să putem reînvia spațiile noastre deschise rusești datorită unei astfel de tehnologii unice. Care sunt planurile tale pentru viitorul apropiat?
Serghei ZHURAVLEV. Da, o casă autonomă este viitorul. Astăzi, oportunitatea utilizării microturbinelor este dezvăluită în aviația pe care am menționat-o deja. În trecut, evoluția motoarelor în aviație a ocolit micromotoarele - din simplul motiv că erau potrivite doar pentru modelarea aeronavelor și aveau o resursă foarte scurtă. Micromotoarele din aviație erau „fluturi de efe”, aveau o durată scurtă și erau considerate doar asemănări, copii ale motoarelor de aeronave reale, „adulte”. Dar astăzi, în sfârșit, evoluția construcției motoarelor în dimensiunea unei microturbine ne-a condus până la punctul în care capacitățile tehnologiei și cerințele aviației au convergit la un moment dat - și acum putem face o microturbină bună pentru aviație.
"MÂINE". Să aruncăm o privire la această unitate mică. Pare un motor adevărat, dar ce produce acest lucru mic astăzi dacă traduceți puterea sau împingerea în numere uscate?
Serghei ZHURAVLEV. La viteza maxima, aceasta microturbina produce 200 de Newtoni. Dacă vorbim de putere, atunci este vorba de 12 kW. Un motor destul de puternic pentru dimensiunile sale modeste.
"MÂINE". Spre comparație: din câte îmi amintesc, un apartament obișnuit, chiar și la puterea de vârf, consumă astăzi 1,5-2 kW de energie electrică și, în medie, sute de wați?
Serghei ZHURAVLEV. Da, un astfel de lucru mic este suficient pentru o duzină de apartamente dintr-un bloc de apartamente. Acum toți parametrii sunt calculați la o viteză a microturbinei de aproximativ 100 de mii de rotații pe minut. Dar cu o versiune forțată a turbinei, este posibil să se ajungă la 150 de mii de rotații pe minut, deși acest lucru nu este rațional.
"MÂINE". Aceasta nu este deloc viteza unui motor cu ardere internă! Se pare că turbina folosește o suspensie de înaltă tehnologie, rulmenți specializați și un arbore de precizie?
Serghei ZHURAVLEV. Da, turbina are rulmenți durabili și de înaltă calitate. În modelarea aeronavelor se folosesc rulmenți mai simpli pentru turbine similare, dar nu durează mult, iar pentru o microturbină de uz casnic cea mai importantă problemă este crearea unui sistem de lubrifiere și echilibrare pentru motor și arbore care să îi permită să servească o perioadă lungă de timp. timp.
Navele emblematice moderne ale industriei au deja o durată de viață a microturbinelor de aproximativ 100 de mii de ore, adică aproximativ zece ani, și cu întreținere regulată a turbinei o dată pe an. Nu stabilim o astfel de sarcină, deși am calculat deja aspectul sistemului de răcire pentru cinci mii de ore. Și această mașină va putea funcționa cel puțin cinci sute de ore - aceasta este prima, dar importantă etapă. Acum tocmai trecem la etapa de testare cu mostre industriale. Prin urmare, nu anticipăm încă ce rezultat ne va da mașina, dar spunem: „nu mai puțin”, iar acesta este deja de aproximativ cinci ori mai mult decât cel mai bun model de motor de avion.
Serghei ZHURAVLEV. Până acum, în prima etapă, începem să lucrăm în mod specific cu aviația, făcând puțin mai ușor primul pas pe calea către obiectivul final. Aviația folosește în continuare kerosen de înaltă calitate, și nu gaz de uz casnic, care în parametrii săi este chiar mai rău decât gazul principal. Iar sarcina unei centrale de microturbine de cogenerare, așa cum am spus deja, este atât visul nostru, cât și obiectivul nostru strategic.
"MÂINE". Cogenerarea este producția combinată de căldură și electricitate, lucru pentru care ar trebui să ne străduim mereu în țara noastră rece. Au existat analogi ale acestei abordări, crearea unor astfel de microturbine în istoria sovietică și rusă? Cât de unic este acest articol?
Serghei ZHURAVLEV. Motoarele de această dimensiune nu sunt produse în Rusia. Ei produc motoare doar în scopuri militare; aceste motoare sunt de obicei mai simple - pentru rachetele de croazieră, de exemplu. Dar aceasta este o abordare de o singură utilizare, „foc și uită”. În acest caz, racheta de croazieră trebuie să-și zboare ora până la țintă - și, în consecință, întregul motor este proiectat pentru a se asigura că poate zbura pentru această oră.
Vorbim despre o cu totul altă piață, de uz civil. În consecință, doresc numai succes tuturor celor capabili să producă un produs pentru o piață atât de încăpătoare. Există suficient spațiu și muncă pentru toată lumea. Prin urmare, în general, nu ne este frică de concurența acerbă pe piață - totul în Rusia abia începe în sectorul energetic la scară mică.
"MÂINE". Spune-mi, care sunt următorii pași pe care îi plănuiești pentru microturbină? Cum îl veți testa și îmbunătăți?
Serghei ZHURAVLEV. Din păcate, nu avem mulți bani pentru a construi un banc de testare de înaltă calitate. Acum facem această muncă, pregătindu-ne pentru testarea unui prototip. Sarcina noastră actuală este să producem un design industrial, să creăm o cooperare industrială și să dezvoltăm procese tehnologice și materiale utilizate. Următoarea va fi etapa de testare a dezvoltării. Dar facem ceva în avans, fără să așteptăm ca motorul să ia forma finală - de exemplu, am început dezvoltarea preliminară a unei centrale hibride, atât în scopul cogenerării viitoare, cât și pentru utilizarea în vehicule aeriene fără pilot. Un motor hibrid este cel mai modern design pentru quadcoptere și tiltrotore, care folosesc o propulsie electrică a elicei, dar poate fi alimentat și de o microturbină, și nu de baterii, așa cum este cazul în prezent.
"MÂINE". Da, la un moment dat am fost uimit de cât de mult s-au înregistrat progrese în ultimii zece ani în dezvoltarea aeronavelor fără pilot, dar știu ce masă critică de probleme au apărut cu UAV-urile tocmai pentru că bateriile moderne impun restricții asupra autonomiei și vitezei. de drone.
Serghei ZHURAVLEV. Vehiculele fără pilot sunt unități foarte complexe și nu pretindem că le proiectăm sau le fabricăm. Sarcina noastră este să facem o centrală electrică de înaltă calitate aplicabilă în diferite tipuri de aeronave. O microturbină poate fi încorporată în orice motor de avion: turboreactor, turboventilator, turbopropulsor și motorul electric deja menționat pentru UAV-uri. Pentru ei, o microturbină este o sursă compactă și puternică de energie. Prin producerea unui curent cu jet și rotirea arborelui, microturbina creează energie electrică suficientă pentru zborul aeronavei.
"MÂINE". Spune-mi, Serghei, în ce parte a microturbinei este asamblată din componente rusești? Ce ați întâlnit la dezvoltarea dispozitivului și ce probleme ați rezolvat și ce probleme au rămas nerezolvate?
Serghei ZHURAVLEV. Nu voi vorbi despre toate subtilitățile și nuanțele cercetării noastre operaționale. În general, o să spun asta În ultimii ani, a acumulat o flotă foarte serioasă de echipamente avansate în așa-numitele tehnologii aditive. Acest motor a fost produs în proporție de 70% folosind tehnologii aditive, adică „creșterea” programată a structurilor metalice. Tehnologia aditivă este utilizarea unei imprimante 3D care realizează imediat un produs finit direct dintr-un metal amorf.
"MÂINE". Deci întreaga ta microturbină este literalmente „imprimată” din metal?
Serghei ZHURAVLEV. Da, totul este imprimat - cu excepția șuruburilor și piulițelor. Nu este nevoie să imprimați șuruburi; există un standard pentru ele. Numai arborele și carcasa arborelui motor sunt rotite la strung. Ei bine, câteva piese se fac prin frezare pe mașini cu cinci axe, dar acesta este și cel mai modern echipament.
Prin urmare, a pretinde că astăzi suntem o „țară înapoiată” este o prostie totală. Există doar o serie de nevoi tehnologice care nu au fost încă rezolvate în industria rusă. De exemplu, rulmenții ceramici „de lungă durată” deja menționați ai microturbinei noastre. În același timp, vedem că baza de cercetare și producție rusă este pregătită pentru producerea unor astfel de produse; singura întrebare aici este economia. Pentru a construi o producție de produse ceramice de acest nivel pentru produsul nostru, această producție trebuie să producă un volum incomparabil mai mare pentru a face costul acceptabil. În primul rând, aceasta este o chestiune de concurență, aproximativ vorbind - este încă mult mai ieftin să cumperi produse chinezești, japoneze sau germane decât să le produci aici; Nu poți instala o super-mașină doar pentru a face patru rulmenți pentru un prototip de turbină.
"MÂINE". Ei bine, aceasta este o problemă pentru toate companiile inovatoare. În Occident, inventatorii trebuie să iasă și ei din această situație.
Serghei ZHURAVLEV. Da, trebuie să luăm în considerare „efectul inovației”. De exemplu, dacă industria noastră de apărare este interesată să obțină motoare profesionale de dimensiuni standard reduse, și să utilizeze cele mai moderne materiale, acest proces se va accelera indiferent dacă ne dorim sau nu. Acest lucru poate fi văzut pur și simplu prin modul în care în ultimii 3-4 ani armata s-a îmbogățit brusc cu tehnologie modernă.
"MÂINE". Spune-mi, cine te ajută și ce te împiedică în munca ta?
Serghei ZHURAVLEV. Știi, tradițiile de producție, care în Rusia sunt încă destul de rigide, sunt mai degrabă o piedică. Pe de o parte, acest lucru este bun, deoarece tradițiile vă permit să faceți mai puține greșeli, dar deseori încetinesc inovația.
Un exemplu simplu. Modelăm motoarele într-un mediu computerizat 3D, adică asamblam carcasa motorului cu toate piesele direct într-un model 3D virtual. Același model este codul sursă pentru o mașină CNC sau o imprimantă 3D, fără desene, echipamentele moderne „înțelege” imediat un astfel de cod binar. Dar dintr-un anumit motiv, unele industrii rusești încă necesită ca modelul nostru 3D să fie tradus într-o duzină de desene GOST. Și apoi proprii lor designeri traduc aceleași desene din nou în propriul lor model 3D pentru a le „alimenta” la aceleași mașini CNC!
Toate acestea încetinesc și complică procesul și servesc drept sursă de erori. După cum se spune, „două mișcări sunt egale cu un foc”, așa că două revizuiri ale desenelor creează un efect foarte asemănător... Și astăzi recalificăm astfel de producători, obișnuindu-i să acționeze pe baza realităților schimbate.
Drept urmare, datorită unei astfel de „măcinare” între partenerii aliați, cooperarea în producția acestui motor a durat aproape șase luni. Cooperare în sensul că am oferit o soluție model gata făcută cu toți parametrii necesari. Și partenerii noștri, trebuie să le dăm cuvenția și să le mulțumim enorm, au preluat aceste micro-loturi, produse esențial experimentale, deoarece în Rusia există o atitudine surprinzător de tandră față de nou, unic, ceea ce am simțit atunci când lucram. cu partenerii noștri afiliați pentru a ne crea turbina. La urma urmei, tehnologiile aditive astăzi sunt încă stăpânite de industria rusă și este destul de dificil să „zburați” pur și simplu cutare sau cutare parte. Dar partenerii noștri s-au implicat activ și au făcut tot ce au putut - în cele mai dificile condiții.
"MÂINE". Există vreun interes pentru evoluțiile dumneavoastră din partea industriei interne de apărare, dacă nu intrați în zona secretelor de stat? Departamentul nostru militar - cât de mult interes arată pentru acest tip de concept, cum percep ei ideea unei microturbine pentru aviație, inclusiv aeronavele fără pilot?
Serghei ZHURAVLEV. Lasă-mă să răspund aproape filozofic. Nu am fost încă acolo și încă nu m-au vizitat oficial. „Tovarășul maior” nu s-a interesat încă de noi, dar presupun, și cu un grad ridicat de încredere, că căutarea soluțiilor în această direcție a fost realizată de departamentul nostru militar de mult timp și foarte activ. Văd că institutele destul de mari lucrează exact la această sarcină și, mai devreme sau mai târziu, vom întâlni, desigur, acest aspect al utilizării produsului nostru.
"MÂINE". Adică, ori muntele va veni la Mahomed, ori Mahomed va veni tot la munte?
Serghei ZHURAVLEV. Asta este. Nu avem niciun antagonism față de industria noastră de apărare, dar nici nu avem experiență de a interacționa cu ea. În general suntem o echipă privată. Nici măcar nu am creat încă o entitate juridică special pentru acest proiect. În general, aveam o sarcină - să construim un motor. Și am făcut-o
"MÂINE". Câte ore de om a fost nevoie pentru a face acest lucru mic?
Serghei ZHURAVLEV. Să spunem doar că au trecut doi ani de la „ideea desenată pe un șervețel” până la întruchiparea motorului într-un prototip, ceea ce a dus la munca intensă a două duzini de oameni, deși, desigur, nu cu normă întreagă.
"MÂINE". Adică, aceasta este o perioadă de timp destul de scurtă de la idee la eșantion.
Serghei ZHURAVLEV. Cred că astăzi competențele de producție pot fi dobândite foarte repede. Este nevoie doar de acces la surse de cunoștințe tehnologice și de o echipă motivată și bine coordonată. Produsele de înaltă tehnologie în sine nu sunt astăzi un fel de cunoștințe tabu care pot fi atinse doar de super-profesioniști, „oameni selectați sau special instruiți”, așa cum spun uneori în glumă. Totul în inovație este creat prin căutare, brainstorming, evaluări și enumerarea opțiunilor. Acesta este un proces foarte dificil și aici motivația iese în prim-plan.
"MÂINE". Există o părere că este mult mai ușor să construiești producție inovatoare acum decât acum 20 de ani. De exemplu, am auzit că uzina pe care Uniunea Sovietică a petrecut un deceniu întreg construind pentru radarele AFAR pentru aeronavele sale militare poate fi asamblată astăzi într-un an și jumătate chiar într-un câmp deschis - și aceasta nu va fi un fel de ispravă stahanovite. . Cât de adevărat este asta?
Serghei ZHURAVLEV. Rusia și Uniunea Sovietică au fost întotdeauna renumite în primul rând pentru capacitatea lor de a se mobiliza, de a produce incredibilul într-un timp foarte scurt. Prin urmare, desigur, chiar și proiectele de construcții sovietice erau deja un exemplu de cele mai înalte rate de dezvoltare a noilor tehnologii și a noilor cunoștințe - atât proiectele nucleare, cât și cele spațiale, și lucruri mai puțin „zgomotoase”, care au fost întotdeauna la nivel mondial. Pe de altă parte, tehnologiile actuale, de fapt, dacă se dorește, permit producătorului să „sare peste trepte”, creând produse complet noi într-un timp și mai scurt, adesea bazate pe abordări noi, unice. Timpul prezent este o adevărată eră a oportunităților pentru oameni gânditori, activi. „Timpul de vis” adevărat.
"MÂINE". Am vrut să pun o întrebare despre visul tău. Ne-am început conversația cu „casa viitorului”. Sunt și un fan înfocat al viitorului, pentru că înțeleg perfect că, fără a merge înainte, orice societate alunecă încet înapoi. Părerea ta: Ce va câștiga societatea din inovațiile de astăzi, precum microturbina ta sau conceptul de locuință autonomă?
Serghei ZHURAVLEV. Dacă vorbim despre un vis sau despre filosofia noastră, atunci cred că orice proiect ar trebui să plece de la fundamente filozofice clare, de la o viziune clară asupra lumii viitoare, în care proiectul tău este un element important, critic. În caz contrar, îți vei petrece întreaga viață gândindu-te la „un pieptene de păr inovator”. Vorbesc condiționat, subliniind că astăzi oamenii încearcă adesea să facă lucruri inutile, fără să jignească în niciun fel dezvoltatorii de noi opțiuni de pieptene. Pur și simplu nu mă interesează asta; pieptenii noi nu ne vor schimba lumea. De exemplu, dacă construim o casă autonomă bogată în energie, trebuie să ne spunem că nu este legată de pământ de nimic, în afară de fundație.
"MÂINE". Adică au vrut să meargă în Karelia - au zburat în Karelia. Dacă ai vrut să mergi pe coasta de sud a Crimeei, ai zburat pe coasta de sud a Crimeei?
Serghei ZHURAVLEV. Da, exact despre asta vorbim: casa ar trebui, într-o imagine ideală a viitorului, să devină și vehiculul tău. Nu este nimic nerealist în asta. Dar aceasta, desigur, este o cu totul altă poveste, care nu ar trebui să fie imediat legată de modesta noastră microturbină. Nu poate fi altceva decât un mic pas către această imagine a viitorului.
"MÂINE". Sergey, mulțumesc foarte mult pentru conversație. Sper, poate în doi ani, poate într-un an, să văd o centrală electrică cu „inima” ta - un mic motor turboreactor, o microturbină. Chiar dacă este clasificat drept „secret”, sub forma unui mesaj că undeva în Rusia a început testarea unui nou UAV pentru nevoile Ministerului Apărării, cu un „motor turboreactor inovator”. Și, bineînțeles, îți doresc să nu pierzi entuziasmul pe drumul lung către visul tău.
Serghei ZHURAVLEV. Cu siguranță nu ne vom pierde entuziasmul. Sper că va dura mult timp. După cum se spune întotdeauna, dacă ar exista bani, ar exista fericire. Dar, cu toate acestea, o găsim, și o facem, și o vom face.
Material pregătit de Alexey ANPILOGOV
Problema motoarelor ușoare pentru avioanele mici a fost scrisă acum aproximativ un an, acum doi ani și acum zece ani. Se adoptă programe generale de dezvoltare a aviației; Institutul Central de Inginerie a Motoarelor de Aviație TsIOM im. A.V. Baranova. Guvernul adoptă programe de asistență pentru producătorii de echipamente GA. Avioanele interne apar în presă și la televizor. Undeva zboară, undeva sunt testați.
Dar totuși, la fel ca în anii precedenți, ei vorbesc și scriu despre lipsa unui motor ușoară domestic. O țară uriașă nu a ezitat să ia un motor străin, să-l adapteze la capacitățile producției noastre, să îmbunătățească ceva, să piardă calitatea undeva, dar la sfârșitul zilei avem motorul nostru autohton, care poate servi ca model și prototip pentru un întreaga linie de motoare modernizate. Istoria internă a dezvoltării aviației este plină de exemple similare și nu are rost să le cităm aici.
Unde este căruciorul?
Deci, într-o țară uriașă, practic nu mai există nicio infrastructură pentru producția de motoare cu piston de putere redusă. Cei care ar fi capabili să ridice aeronavele noastre mici și să le pună pe ceea ce se numește „aripa”.
Cu toate acestea, există o cale de ieșire din această situație. Soluția poate să nu fie cea mai rapidă sau cea mai simplă, dar există una. Aceasta este dezvoltarea propriilor noastre micro și mini motoare GTE (motor cu turbină cu gaz).
Holdinguri uriașe, consorții și tot felul de întreprinderi unitare ale statului federal (care nu știe că aceasta este Întreprinderea Unitară a Statului Federal) studiază problema, dezvoltă proiecte conceptuale, creează întreprinderi cu participare străină și stăpânesc investițiile publice. Probabil, după ce a trecut o anumită perioadă de timp, vom ajunge cu un fel de produs finit ca urmare a tuturor acestor eforturi corporative.
CIAM efectuează cercetare și dezvoltare
FSUE „Institutul Central de Inginerie a Motoarelor de Aviație numit după. P.I. Baranova desfășoară activități de cercetare și dezvoltare amplă în crearea de motoare promițătoare cu turbine cu gaz și piston, în beneficiul dezvoltatorilor de vehicule aeriene fără pilot, avioane mici și elicoptere. AviaPort oferă o prezentare sistematică a discursurilor șefului sectorului CIAM (motoare mici cu turbină cu gaz) Vladimir Lomazov și șefului sectorului CIAM (PD) Alexander Kostyuchenkov la conferința internațională a II-a „Aviația fără pilot - 2015”.
- «… Lucrați la motoare cu piston promițătoare
În Rusia, în prezent nu există nicio producție de motoare de avioane cu piston pentru drone și avioane ușoare și elicoptere, ceea ce obligă designerii autohtoni să folosească motoare de avioane de fabricație străină. Datorită nevoii uriașe de astfel de motoare, CIAM desfășoară cercetări și dezvoltări și dezvoltă proiecte pentru motoare de avioane cu piston promițătoare pentru utilizarea lor în vehicule aeriene fără pilot, avioane ușoare și elicoptere.”
- «… Cerințe de bază pentru motoarele de aeronave
Principalele criterii la crearea motoarelor avansate au fost costul de funcționare, durata de viață alocată între revizii și eficiența combustibilului, care împreună determină costul pe oră de zbor. Calculele au arătat că, pentru motoarele din această clasă, costul unei ore de zbor nu trebuie să depășească 500 de ruble pe oră de zbor (excluzând costul combustibilului și al lubrifianților), resursa tehnică ar trebui să fie de cel puțin 8.000 de ore. Cu astfel de indicatori, costul ciclului de viață va fi de 3,2 milioane de ruble în prețurile de astăzi.”
- „...Noi tehnologii pentru crearea motoarelor cu turbine cu gaz de dimensiuni mici
CIAM lucrează pentru a introduce cele mai noi tehnologii pentru a reduce greutatea și a îmbunătăți calitatea componentelor și pieselor individuale. S-a confirmat că costul de fabricație al unei roți de compresor a scăzut de aproape 20 de ori față de o roată clasică cu palete introduse. Datorită utilizării tehnologiilor moderne de turnare, prețul rotorului este redus de aproximativ 15-18 ori în comparație cu rotorul unei unități de putere auxiliare standard de aceeași dimensiune găsite pe aeronavele interne. Ca prototip, a fost fabricat un generator de pornire cu capacitatea de a se învârti până la 90 de mii de rotații și va fi testat pe suport, care este plasat pe un arbore fără cutie de viteze și reduce semnificativ greutatea motorului. Oferă o putere de până la 4 kW și cântărește doar 700 de grame, comparativ cu cei 10 kg de astăzi.”
(pe baza materialelor portaluluiaeroport http://www.aviaport.ru/news/2015/05/08/338921.html
Laboratorul de Mecanică Intelectuală „Analist de Audit” (AA+)
În spatele acestui nume intrigant se află un grup de entuziaști care au dezvoltat, creat și testează în prezent primul prototip al unui micromotor cu turbină cu gaz.
Sergey Zhuravlev Director general, inspirator și generator de idei al Laboratorului cu creația sa în mâini.
Iată ce spune Sergey Zhuravlev, directorul general al Laboratorului de mecanică intelectuală „Analistul de audit” (AA+), despre echipa sa:
"Cine suntem noi?
O echipă de dezvoltatori de modele și prototipuri de sisteme complexe (ecosisteme) și algoritmi pentru gestionarea acestora, atât în domeniul tehnic, cât și în cel umanitar.
Competențele noastre se bazează pe conceptul propriu de organizare a unei comunități de cercetare și dezvoltare, producție distribuită (în rețea) și procesul continuu de îmbunătățire a liniei de produse high-tech în complexul de testare și instalare. Nu considerăm necesar să cumpărăm utilaje și să construim o fabrică. Rusia are deja atât de multă capacitate de producție în exces și achiziționează cele mai noi echipamente, încât trebuie să fie încărcate cu muncă.”
Serghei este plin de optimism și realism sănătos și are toate motivele pentru asta.
„Am avut o șansă rară să intrăm în elita globală a producătorilor mici de turbine. Minimizare și localizare, robotizare și autonomie - tendințeXXIsecole, în care este încă posibil să ne integrăm pe picior de egalitate cu liderii în furnizarea de energie a aeronavelor mici, aeronavelor fără pilot și a energiei locale. Rusia are școli foarte puternice de fizică, matematică, știință a materialelor și inginerie. Potențialul acestora permite, într-un volum minim al turbinei, atingerea unor valori maxime de eficiență, în primul rând operaționale, cu efort și resurse reduse.”
Un prototip de motor cu turbină cu gaz cu tracțiune joasă din seria MkA
Trebuie remarcat faptul că dezvoltarea turbinelor cu gaz cu tracțiune joasă este doar unul dintre domeniile în care se angajează Laboratorul AA+, iar acest proiect este complet privat și, poate, de aceea, după toate calculele, studiile și testele, ajung să aibă un prototip gata făcut.
Deci lejer, pe pervaz, pe un caiet cu calcule și diagrame, s-a potrivit primul motor experimental cu turbină cu gaz MkA cu tracțiune joasă. Fondatorul unei serii de motoare de diferite puteri care pot fi folosite în diverse industrii.
Motorul este deja testat pe o bancă în laborator. Iată câțiva dintre parametrii săi care sunt deja clar definiți:
Date de bază ale prototipului de motor cu turbină cu gaz cu tracțiune joasă din seria MkA (microaviație):
- Greutate - 2060 gr.
- Lungime – 324,00 mm
- Diametrul principal – 115,00 mm
- Latime cu piloni – 128,00 mm
Caracteristici de performanta:
- Impingerea maxima - 200N
- Impingerea de lucru - 160N
- Consum de combustibil (la tractiune maxima) – 460,00ml\ min
- Combustibil utilizat – kerosen\combustibil diesel
- Viteza maximă de rotație – 120.000 rpm
„Motorul dezvoltat diferă de analogii studiați de biroul nostru de proiectare în design, materiale și caracteristici. Și, de asemenea, prin integrarea pre-gândită într-o gamă de produse.”
Dmitri Rybakov
Director adjunct pentru inovare la Unmanned Systems Group of Companies
Grupul de companii Unmanned Systems este atât de încrezător în perspectivele seriei de motoare dezvoltate de laborator, încât au început să proiecteze un UAV promițător special pentru ei.
Sunt absolut sigur că după ceva timp vom vedea motoare ușoare, puternice și economice de la Laboratorul AA+ nu numai pe avioane ușoare, autogire și elicoptere, ci și pe aeronave mari.
În concluzie, aș dori să citez încă o declarație a lui Serghei Zhuravlev:
„Echipa noastră a decis să dezvolte un mic motor cu turbină cu gaz cu ambiții mari. Prezentându-l vouă, suntem mândri că nu am copiat analogi existenți în lume, dar folosind metode moderne de analiză și modelare, cele mai noi tehnologii și materiale, am creat un dispozitiv energetic extrem de complex ca platformă pentru soluții științifice și tehnice cu mare potenţial de dezvoltare şi gamă de aplicaţii.
Unități de turbine cu gaz de putere redusă produse pe baza motoarelor de aeronave de către întreprinderi precum Perm Engine Plant, NPO Saturn și Plant im. V.Ya. Klimov” și alții Combustibilul din astfel de instalații este kerosenul, motorina, gazele naturale și gazele asociate din zăcămintele petroliere.
Echipamentul necesar este plasat în containere transportabile dotate cu toate sistemele necesare pentru funcționarea lor normală.
Figura 5.4 prezintă o unitate tipică de turbină cu gaz modulară (turbină cu gaz CHP), proiectată pentru producerea de energie electrică și termică.
Proiectarea modulară a centralelor termice cu turbine cu gaz crește fiabilitatea sursei de alimentare cu energie electrică și termică și reduce timpul de instalare de la câteva zile la câteva săptămâni, în funcție de configurație și condițiile locale.
În tabel Tabelul 5.1 prezintă o listă a întreprinderilor interne și străine și principalele caracteristici tehnice ale unităților cu turbine cu gaz pe care le produc pentru generarea de energie electrică și termică.
Un loc aparte în rândul turbinelor cu gaz produse de companii străine îl ocupă unitățile de microturbine (MTU) de la Calnetix Power Solutions. În prezent, compania produce o unitate de 100 kW, model TA-100.
Unitatea de microturbină este fabricată conform unui principiu bloc-modular, care permite înlocuirea, dacă este necesar, a unei unități separate, mai degrabă decât a produsului în ansamblu, și este furnizată în totalitate pregătită din fabrică. O vedere generală a instalației de microturbine este prezentată în Fig. 5.5.
Fig.5.4. Centrală tipică de cogenerare cu turbină cu gaz modulară
| | |
||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| |
|||||||||||||||||||
| | |
||||||||||||||||||
| |
1 - compresor gaz rapel; 2 - cazan de căldură reziduală; 3 - recuperator; 4 - admisie aer turbogenerator; 5 - admisie de aer pentru sistemul de racire a compartimentului motor; 6 - dulap electronic de putere; 7 - sistem de ulei; 8 - turbogenerator; 9 - ieșire cablu de alimentare; 10 - sistem de alimentare cu combustibil; 11 - alimentare cu gaz; 12 - scurgerea lichidului de răcire din tigaie; 13 - iesire apa calda; 14 - admisie apa rece
Instalația include: un turbogenerator, o cameră de ardere, un recuperator, un sistem de recuperare a căldurii cu un cazan de căldură reziduală (HRB), un sistem de ulei, un sistem de combustibil, un compresor booster cu gaz, electronică de putere, un sistem automat de control digital, un sistem de racire cu aer pentru compartimentul motor si electronica de putere, baterii.
Principiul de funcționare al instalației este următorul. Aerul atmosferic purificat intră în admisia de aer 4, de unde intră în compresor. În compresor, aerul este comprimat și, ca urmare, încălzit la o temperatură de 250 °C. După compresor, aerul intră într-un schimbător de căldură special gaz-aer (recuperator) 3, unde este încălzit suplimentar la o temperatură de 500 °C. Încălzirea suplimentară face posibilă dublarea aproximativă a eficienței electrice a instalației. Apoi, aerul comprimat încălzit din fața camerei de ardere este amestecat cu combustibil gazos de înaltă presiune, iar amestecul omogen gaz-aer intră în camera de ardere pentru ardere. Pentru a crește presiunea gazului se folosește un compresor booster standard.
Ieșind din camera de ardere, gazele de eșapament încălzite la o temperatură de 926 °C intră în turbina 8, unde, extinzându-se, lucrează prin rotirea acesteia, precum și roata compresorului și un generator sincron de mare viteză situat pe același arbore.
După dilatarea în turbină, gazele de eșapament cu o temperatură de 648 °C intră în recuperatorul 3 prin conducta de gaze, unde își renunță căldura la aerul comprimat după compresor. Temperatura gazelor de evacuare după recuperator este redusă la 310 °C.
La ieșirea din recuperator există un clapete de by-pass, care direcționează gazele de eșapament fie prin coșul de bypass, fie direct în cazanul de căldură reziduală 2. În cazanul de căldură reziduală (schimbător de căldură gaz-apă), gazele de evacuare își renunță căldura. la apa din retea, care este incalzita acolo la temperatura ceruta.
Spre deosebire de alți producători, turația rotorului este practic independentă de sarcină și este menținută la 68.000 rpm. Acest lucru vă permite să preluați până la 100% din încărcătură dintr-o singură mișcare, fără baterii suplimentare.
Turbogenerator
Turbogeneratorul este partea principală și cea mai intensivă de cunoștințe și de forță de muncă a instalației. O vedere generală în secțiune transversală a turbogeneratorului este prezentată în Fig. 5.6.
Tabelul 5.1
Caracteristicile tehnice ale motoarelor cu turbine cu gaz
| Model | Putere nominală, MW | Consum de gaz la 100% sarcină, kg/h | Eficiență, % | Rata de creștere a presiunii | Debitul fluidului de lucru prin motor, kg/s | Viteza de rotație a arborelui de ieșire al generatorului, rpm | Temperatura gazelor la ieșirea motorului, C° | Presiunea gazului combustibil, MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aerosila, CNE, SA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1A16-100 | 0,333 | 94,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Zorya-Mashproekt, NPKG, GP | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| UGT2500(PÂNĂ LA 49) | 2,85 | 28,5 | 16,5 | 14000/3000 | 2,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ivcenko-Progres, SE | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GTP AI-2500 | 2,5 | 769,5 | 24,2 | 7,5 | 20,5 | 12350/1000 | 1,08 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| D-336-1-4 | 4,2 | 26,5 | 27,5 | 8200/3000 | 2,35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| D-336-2-4 | 4,2 | 26,5 | 27,5 | 8200/3000 | 2,35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Motorul Kaluga (CADVI), JSC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9I56 | 0,11 | 3,3 | 1,45 | 38000/8000 | 0,55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9I56M | 0,155 | 4,2 | 1,48 | 40000/8000 | 0,78 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OK-1 | 0,155 | 4,7 | 1,70 | 41200/6000 | 0,85 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OK-2 | 0,2 | 5,0 | 1,76 | 43400/6000 | 1,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OK-3 | 0,265 | 5,7 | 1,93 | 46000/6000 | 1,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Klimov, OJSC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TV3-117 | 1,1 | 25,4 | 7,88 | -/1500 | 1,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Motor Sich, SA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TV3-137 | 1,07 | 5,5 | 7,63 | 15000/1000 | 1,0-1,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AI-20 DMN | 2,5 | 7,48 | 20,8 | 12350/1000 | 1,08 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AI-20-DME | 2,5 | 7,48 | 20,8 | 12350/1000 | 1,08 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GTE-MS-2.5D | 2,5 | 7,48 | 20,8 | 12350/1000 | 1,08 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Perm Motor Plant (PMZ), OJSC (UK PMK) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GTU-2.5P | 2,7 | 21,9 | 5,9 | 25,6 | 5500/3000 | 1,0-1,2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GTU-4P | 4,3 | 24,7 | 7,3 | 29,8 | 5500/3000 | 1,2-1,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Proletarsky Zavod, SA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GTG-1500-2G | 1,5 | 6,1 | 11,2 | 12500/1500 | 1,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Complexul științific și tehnic Samara poartă numele. N.D. Kuznetsova (SNKT), SA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| NK-127 | 13,6 | 13000/3000 | 3,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Saturn, NPO, JSC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DO49R | 2,85 | 28,5 | 2,1-2,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sfârșitul tabelului 5.1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capstone Turbine Corporation | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C30 | 0,01 | 0,31 | 0,03-0,35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C65 | 0,065 | 16,4 | 0,49 | 0,52-0,56 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C200 | 0,19 | 6,7 | 0,02-0,52 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C200 | 0,2 | 6,7 | 0,52-0,56 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Daihatsu Diesel Mfg. Co. Ltd. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-4 | 0,44 | 2,97 | -/1500 | 1,2-1,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-6 | 0,66 | 4,72 | -/1500 | 1,2-1,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-4W | 0,88 | 41.5 | 5,94 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-10 | 1,1 | 8,23 | -/1500 | 1,2-1,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-10A | 1,3 | 41,5 | 8,23 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-14 | 1,5 | 40,7 | 10,2 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-20 | 2,2 | 41,9 | 14,8 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-10W | 2,25 | 40,7 | 16,47 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-10AW | 2,6 | 41,5 | 16,47 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-14W | 40,7 | 20,43 | -/1500 | 1,2-1,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DT-20W | 4,4 | 41,9 | 29,79 | -/1500 | 1,2-1,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Distributed Energy Systems Corp. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MT-100 | 0,1 | 4,5 | 0,79 | 0,6-0,95 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SB5 | 1,1 | 25,5 | 25600/3000 | 1,8-2,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SB15 | 2,7 | 25,6 | 13070/3000 | 1,8-2,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MSC4Q | 3,5 | 27,9 | 9,7 | 18,6 | -/1500 | 1,8-2,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MSC5Q | 4,3 | 29,3 | 10,3 | 19,1 | -/1500 | 1,8-2,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OPRA Technologies A.S.A. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OP 16-2GL | 27.8 | 6.7 | 8.8 | 26000/1500 | 1,6-2,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PBS Velka Bites, a. s. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TE 100G | 0,1 | 71,3 | 3,9 | 56000/52400 | 1,2-1,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pratt & Whitney Canada | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST5 | 0,457 | 139,6 | 23,5 | 7,3 | 2,4 | 30000/3000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST6L-721 | 0,508 | 156,2 | 23,4 | 7,3 | 33000/3000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST6L-795 | 0,678 | 197,7 | 24,7 | 7,3 | 3,3 | 33000/3000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST6L-813 | 0,848 | 7,3 | 30000/3000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST6L-90 | 1,18 | 7,3 | 5,3 | 30000/3000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST18A (DLE) | 1,96 | 30,2 | 13,7 | 8,4 | 20000/3000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST18A (WLE) | 2,02 | 28,3 | 13,7 | 9,2 | 20000/3000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST30 | 3,3 | 16,6 | 14,4 | 14875/3000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ST40 | 16,6 | 15,1 | 14875/3000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rolls–Royce Power Engeneering Plc (generare de energie) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 501-KC5 | 4,1 | 15,5 | 13600/3000 | 1,6-2,0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 501-KB5 | 4,8 | 9,4 | 15,4 | 14600/3000 | 1,8-2,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |
Fig.5.6. Secțiunea transversală a turbogeneratorului:
1 - corp; 2 - carcasa piesei statorului; 3 - conducta de ulei (alimentare cu ulei); 4 - conducta de aer pentru umflarea labirintului; 5 - difuzor; 6 - aparat cu duze; 7 - tub de flacara; 8 - bujie; 9 - galeria de combustibil; 10 - roata turbinei; 11 - roata compresorului; 12 - sigiliu labirint; 13 - hidrodină-
rulment microfon; 14 - înfăşurări statorice; 15.17 - gât de scurgere a uleiului; 16 - magneți permanenți; 18 - rotor; 19 - rulment ceramic
Aceasta este o unitate cu un singur arbore de mare viteză, cu o viteză a rotorului de 68.000 rpm. Structural, este realizat într-o singură carcasă în care este instalat rotorul. Camera de ardere, care este o unitate independentă separată, este atașată la carcasă pe partea turbinei.
Rotorul, prezentat în Fig. 5.7, este partea cea mai critică a turbogeneratorului.
Pe un arbore, care este fabricat din oțel de înaltă rezistență, următoarele sunt plasate secvenţial:
Bucșă (rotor) a unui generator sincron de mare viteză cu doi magneți permanenți presați;
Roata compresor centrifugal cu o singura treapta;
Roata unei turbine centripete cu o singură treaptă.
Rotorul turbogeneratorului este instalat pe două suporturi: primul suport se află în fața capătului frontal al butucului generatorului, iar al doilea este între butucul generatorului și roata compresorului.
Primul suport este un rulment axial cu role cu bile ceramice, al doilea este un rulment hidrodinamic. Ambii rulmenti sunt raciti si lubrifiati cu ulei sintetic de inalta calitate.
Fig.5.7. Vedere generală a rotorului
O caracteristică distinctivă a designului rotorului este aspectul în consolă a roților compresorului și turbinei. Această soluție de proiectare a făcut posibilă îndepărtarea tuturor rulmenților din zona fierbinte, ceea ce a redus semnificativ pierderile de ulei irecuperabile, a redus performanța pompei sistemului de ulei și a crescut timpul necesar pentru schimbarea uleiului și a filtrului de ulei.
Utilizarea unui generator sincron de mare viteză și a unui convertor de tensiune semiconductor a făcut posibilă scăparea de „călcâiul lui Ahile” al majorității turbinelor cu gaz de putere mică - cutia de viteze.
Camera de ardere
Camera de ardere, prezentată în fig. 5.8, asigură conversia energiei chimice a combustibilului gazos în energia termică a fluidului de lucru.
Designul camerei este contracurent, inelar, cu alimentare multipunct cu combustibil gazos prin injectoare separate. Camera este proiectată pentru funcționare pe termen lung atât la sarcini parțiale, cât și la sarcini complete ale instalației.
Camera de ardere este formată din următoarele elemente principale: carcasă; galerie de combustibil, injectoare de combustibil, conductă de flacără, bujii, distanțiere.
Combustibilul gazos este alimentat prin 12 injectoare la intrarea în cameră sub o presiune de 0,5-0,6 MPa.
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
Fig.5.8. Designul camerei de ardere:
1 - tub de flacara; 2 - injectoare; 3 - galerie de combustibil; 4 - carcasa camerei de ardere; 5 - elemente pentru atașarea tubului de flacără pe corp; 6 - bujie; 7 - distanțier
Recuperator
Recuperătorul gaz-aer este conceput pentru a crește eficiența electrică a instalației datorită încălzirii suplimentare a aerului după compresor. Aerul este încălzit datorită căldurii gazelor de evacuare ale turbinei (Fig. 5.5).
Recuperătorul este un schimbător de căldură cu plăci gaz-aer, al cărui aspect este prezentat în Fig. 5.9. Economisirea de combustibil in instalatie se produce datorita cresterii temperaturii aerului care intra in camera de ardere de la compresorul de aer.
Sistem de recuperare a căldurii cu boiler de căldură reziduală
Sistemul de recuperare a căldurii este conceput pentru a încălzi apa din rețea la o valoare specificată prin utilizarea căldurii gazelor de eșapament.
Reglarea parametrilor apei la ieșirea cazanului de căldură reziduală se realizează prin ocolirea gazelor de evacuare printr-o linie de bypass.
Fig.5.9. Vedere generală a recuperatorului
Sistemul include: un cazan de căldură reziduală cu clapete de bypass, o linie de bypass, un debitmetru pentru măsurarea debitului lichidului de răcire, instrumente pentru măsurarea temperaturii lichidului de răcire la intrarea și ieșirea cazanului de căldură reziduală, instrumente pentru măsurarea temperaturii de gaze de evacuare la intrarea și ieșirea cazanului - schimbător de căldură, presostat maxim la ieșirea cazanului de căldură reziduală.
Sistem de racire cu aer
Sistemul de răcire cu aer este proiectat pentru îndepărtarea fiabilă a căldurii din elementele de combustibil (turbogenerator, recuperator, electronică de putere, cazan de căldură reziduală, radiator cu ulei)
torul compresorului booster, răcitorul de ulei al sistemului de ulei) situat în interiorul instalației de microturbine.
Există ventilatoare în interiorul unității care asigură mișcarea forțată a aerului. Locațiile de admisie și evacuare a aerului sunt prezentate în Fig. 5.10.
Aerul direcționat spre răcirea componentelor și ansamblurilor situate în compartimentul motor este împărțit în două părți. Prima parte este folosită pentru răcirea răcitorului de ulei, turbogeneratorului, recuperatorului și cazanului de căldură reziduală. Mișcarea aerului este asigurată de ventilatorul răcitorului de ulei. A doua parte este folosită pentru răcirea electronicii de putere și a radiatorului compresorului de amplificare. Mișcarea aerului este asigurată de un ventilator situat în partea de jos a unității de microturbină.
Aerul iese din unitate prin spatele unității prin două deschideri dreptunghiulare.
| | | |
| |
| |
| |
Fig.5.10. Locuri pentru admisia și evacuarea aerului din compartimentul motor:
1 - aer pentru racirea compartimentului motor; 2 - aer în generatorul turbinei cu gaz; 3 - evacuare gaze de evacuare; 4 - aer pentru racirea electronicii de putere; 5 - evacuarea aerului de răcire (orificiul superior); 6 - evacuarea aerului de răcire (orificiul inferior)
Caracteristicile tehnice ale unității de microturbină TA-100 RCHP (conform producătorului) sunt date în tabel. 5.2.
Tabelul 5.2
Caracteristicile tehnice ale unității TA-100 RCHP
Ulterior, au fost create o serie de motoare similare, care diferă ca forță și dimensiune. Astfel, au fost dezvoltate și fabricate motoare cu turbină cu gaz cu următorii parametri (primul număr este împins în newtoni, al doilea este diametrul rotorului compresorului în milimetri): 70/66, 80/76, 90/88, 100/90 . Modelele cu astfel de motoare au devenit relativ răspândite. 
FD-3 a fost ales ca motor prototip. Dar limitările tehnologice sunt destul de capabile să anuleze concluzia despre realitatea creării unei astfel de turbine cu gaz în miniatură. De la bun început s-a presupus că principalele componente ale motorului cu microturbină cu gaz vor fi realizate din ceramică. Dar tot ceea ce te poate oferi tehnologia MEMS sunt lame plate de grosime constantă, realizate integral cu discul (un fel de „blisk”) și găuri cilindrice în pereții ceramici.