Motoarele de avioane cu reacție în a doua jumătate a secolului al XX-lea au deschis noi oportunități în aviație: zborurile cu viteze care depășesc viteza sunetului, crearea de aeronave cu o sarcină utilă mare, au făcut posibilă călătoria pe scară largă. distante lungi... Motorul turboreactor este considerat pe drept unul dintre cele mai multe mecanisme importante al secolului trecut, în ciuda principiului simplu de funcționare.
Istorie
Primul avion al fraților Wright, detașat independent de Pământ în 1903, a fost echipat cu un motor cu piston combustie interna... Și timp de patruzeci de ani, acest tip de motor a rămas principalul în construcția de avioane. Dar în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, a devenit clar că aeronava tradițională cu piston-rotor a ajuns la limita sa tehnologică - atât în ceea ce privește puterea, cât și viteza. Una dintre alternative a fost motorul cu reacție.
Ideea de a folosi propulsia cu jet pentru a depăși gravitația a fost adusă pentru prima dată în practică de Konstantin Tsiolkovsky. În 1903, când frații Wright își lansa primul avion, Flyer-1, omul de știință rus și-a publicat lucrarea „Exploration of World Spaces by Jet Devices”, în care a dezvoltat bazele teoriei propulsiei cu reacție. Articolul publicat în „Scientific Review” i-a confirmat reputația de visător și nu a fost luat în serios. Lui Tsiolkovsky i-au trebuit ani de muncă și o schimbare în sistemul politic pentru a-și dovedi cazul.
Avion cu reacție Su-11 cu motoare TR-1, dezvoltat de Lyulka Design Bureau
Cu toate acestea, locul de naștere al motorului turborreactor în serie a fost destinat să devină o țară complet diferită - Germania. Construirea unui turboreactor la sfârșitul anilor 1930 a fost un fel de hobby. companiile germane... În acest domeniu au fost remarcate aproape toate mărcile cunoscute în prezent: Heinkel, BMW, Daimler-Benz și chiar Porsche. Principalii lauri i-au revenit lui Junkers și 109-004, primul motor turborreactor în serie din lume, instalat pe primul turborreactor Me 262 din lume.
În ciuda incredibilului un bun inceputîn avioanele cu reacție de prima generație, soluții germane dezvoltare ulterioară nu au primit nicăieri în lume, inclusiv în Uniunea Sovietică.
În URSS, dezvoltarea unui turbo motoare cu reactie cel mai de succes a fost legendarul designer de avioane Arkhip Lyulka. În aprilie 1940, el a patentat propria sa schemă a unui motor turborreactor bypass, care a primit ulterior recunoaștere mondială. Arkhip Lyulka nu a găsit sprijin din partea conducerii țării. Odată cu izbucnirea războiului, i s-a cerut în general să treacă la motoarele de tancuri. Și numai atunci când germanii aveau avioane cu motoare cu turboreacție, Lyulka a primit ordin să reia de urgență lucrările la motorul turboreactor intern TR-1.
Deja în februarie 1947, motorul a trecut primele teste, iar pe 28 mai, un avion cu reacție Su-11 și-a făcut primul zbor cu primul motoare casnice TR-1, dezvoltat de A.M. Lyulka, acum o ramură a software-ului de construcție a motoarelor Ufa, care face parte din United Engine Corporation (UEC).
Principiul de funcționare
Un motor cu turboreacție (TJE) funcționează pe principiul unui motor termic convențional. Fără să aprofundăm în legile termodinamicii, un motor termic poate fi definit ca o mașină pentru transformarea energiei în lucru mecanic. Această energie este deținută de așa-numitul corp de lucru- gazul sau aburul folosit în interiorul mașinii. Când este comprimat într-o mașină, fluidul de lucru primește energie și, odată cu expansiunea sa ulterioară, avem un lucru mecanic util.
În același timp, este clar că munca cheltuită la comprimarea gazului trebuie să fie întotdeauna mai mică decât munca pe care gazul o poate efectua în timpul expansiunii. În caz contrar, nu va exista niciun „produs” util. Prin urmare, gazul trebuie de asemenea încălzit înainte sau în timpul expansiunii și răcit înainte de comprimare. Ca urmare, din cauza preîncălzirii, energia de expansiune va crește semnificativ și va apărea surplusul acesteia, care poate fi folosit pentru a obține cantitatea necesară. munca mecanica... Acesta este de fapt întregul principiu de funcționare al unui turboreactor.
Astfel, orice motor termic trebuie să aibă un dispozitiv de compresie, un încălzitor, un dispozitiv de expansiune și un dispozitiv de răcire. Motorul turboreactor are toate acestea, respectiv: un compresor, o cameră de ardere, o turbină, iar atmosfera acționează ca un frigider.
Fluidul de lucru, aerul, intră în compresor și este comprimat acolo. În compresor, discuri metalice sunt fixate pe o axă de rotație, de-a lungul jantelor cărora sunt plasate așa-numitele „lame de rotor”. Ei „capturează” aerul exterior aruncându-l în motor.
Apoi aerul intră în camera de ardere, unde se încălzește și se amestecă cu produsele de ardere (kerosen). Camera de ardere înconjoară rotorul motorului după compresor într-un inel solid, sau sub formă de tuburi separate, care se numesc tuburi de flacără. Kerosenul de aviație este alimentat în tuburile de flacără prin duze speciale.
Din camera de ardere, fluidul de lucru încălzit intră în turbină. Este asemănător cu un compresor, dar funcționează, ca să spunem așa, în direcția opusă. Este rotit cu gaz fierbinte pe același principiu ca și elicea de jucărie pentru copii. Turbina are câteva trepte, de obicei de la unu la trei sau patru. Aceasta este cea mai încărcată unitate din motor. Motorul turboreactor are o viteză de rotație foarte mare - până la 30 de mii de rotații pe minut. Lanterna din camera de ardere atinge temperaturi cuprinse intre 1100 si 1500 de grade Celsius. Aerul de aici se extinde, conducând turbina și oferindu-i o parte din energia sa.
După turbină - o duză cu jet, în care fluidul de lucru este accelerat și expiră cu o viteză mai mare decât viteza fluxului care se apropie, ceea ce creează jet thrust.
Generații motoare cu turboreacție
În ciuda faptului că, în principiu, nu există o clasificare exactă a generațiilor de motoare cu turboreacție, este posibil să se descrie în termeni generali principalele tipuri în diferite etape ale dezvoltării construcției motoarelor.
Motoarele din prima generație includ germană și motoare englezeîn timpul celui de-al Doilea Război Mondial, precum și VK-1 sovietic, care a fost instalat pe faimosul avion de luptă MIG-15, precum și pe aeronavele IL-28 și TU-14.
Luptător MIG-15
Motoarele cu turboreacție din a doua generație se disting prin posibila prezență a unui compresor axial, a unui post-ardere și a unei admisii de aer reglabile. Printre exemplele sovietice se numără motorul R-11F2S-300 pentru aeronava MiG-21.
Motoarele din a treia generație se caracterizează printr-un raport de compresie crescut, care a fost realizat prin creșterea treptelor compresorului și turbinelor și apariția bypass-ului. Din punct de vedere tehnic, acestea sunt cele mai complexe motoare.
Apariția unor noi materiale care pot crește semnificativ temperaturile de funcționare a dus la crearea motoarelor a patra generație... Printre aceste motoare se numără AL-31 autohton dezvoltat de UEC pentru avionul de luptă Su-27.
Astăzi, fabrica UEC din Ufa începe producția de motoare de a cincea generație de avioane. Noile unități vor fi instalate pe avionul de luptă T-50 (PAK FA), care îl înlocuiește pe Su-27. Noua centrală electrică de pe T-50 cu putere crescută va face aeronava și mai manevrabilă și, cel mai important, se va deschide nouă erăîn industria aeronautică autohtonă.
În exterior, motorul turbopropulsor al unei aeronave este foarte asemănător cu motoarele tip piston... Dar asemănările lor sunt doar vizuale, deoarece altfel sunt complet diferite. Avea acest motor caracteristici, tip și mod de funcționare complet diferite, de asemenea, capacitățile lor diferă.
TVD - de fapt, este un motor cu turbină cu gaz care a găsit cerere mareîn industria aeronautică. Motor cu turbină cu gaz a fost creat cu un singur scop, trebuia să devină un convertor de energie universal, datorită acestei caracteristici, a început să fie utilizat în aviație.
GTE este un fel de motor termic. În momentul arderii combustibilului, sunt emise gaze care rotesc turbina, creând astfel un cuplu. De asemenea, este posibil să atașați adaosurile necesare la arborele turbinei. Spre teatru un mare plus voi elice de aer.
Teatrul este un fel de amestec de motoare de tip piston cu un turboreactor. Inițial, aeronavele erau echipate doar cu motoare cu piston. Arătau ca niște cilindri și erau instalați în formă de stea; în centrul acestei stele a fost plasat un arbore, datorită căruia elicea s-a rotit. Dar din cauza lor caracteristici scăzute si limitele de viteza, s-a decis abandonarea acestui motor. Motoarele cu turbopropulsor (TVD) tocmai au venit să le înlocuiască.
Primul motor a fost creat în URSS, primele teste de succes au fost efectuate în anii 30, teatrul a fost livrat la productie in masa dupa 20 de ani. Aproape imediat, au început să-l instaleze în aeronave civile și militare. Acest lucru a îmbunătățit avantajul pe cer.
Structura motorului este foarte simplă, nu există scheme complexe... Conține o elice cu o cutie de viteze, un compresor, o cameră de ardere a combustibilului, o turbină și duze (dispozitiv de ieșire). Cu ajutorul unui compresor, aerul este forțat și comprimat, după care trimite acest aer în camera de ardere, unde este furnizat combustibil. Amestecul combustibil formate în timpul amestecării aer comprimatși combustibil.
Odată aprins, amestecul lasă în urmă un gaz cu un potențial energetic ridicat. După aceea, gazul începe să se extindă și intră în paleta turbinei, începând astfel să-l rotească. Ca urmare, începe și rotirea elicei cu compresorul, rotația lor începe din cauza muncii palelor.
Gazul neutilizat intră în duză și, cu ajutorul acestuia, se generează forța de jet. Cantitatea de tracțiune poate fi de până la 10% din forța motorului în sine. Din cauza împingerii nesemnificative, teatrul nu este un motor cu reacție. Dacă acordăm atenție structurii și principiului de funcționare a motorului, atunci acesta poate fi comparat cu motoarele cu turboreacție. Dar există o caracteristică într-un motor cu reacție, energia rămasă nu iese sub formă de aer prin duză, acestea sunt complet dispersate pentru funcționarea elicei.
Arbore
Există două tipuri de motor, în primul caz există un arbore de lucru în motor, iar în al doilea sunt doi arbori. Într-un motor cu un singur arbore, totul este situat pe un singur arbore, în timp ce pe un motor cu turbină cu doi arbori, o turbină cu un compresor este situată pe un arbore, iar un șurub și o cutie de viteze sunt situate pe al doilea; ele sunt, de asemenea, nu au legătură între ele în niciun fel.
Dacă motorul este de tip cu doi arbori, atunci structura sa arată cam așa: conține două turbine, care sunt conectate între ele folosind dinamica gazelor. O turbină este folosită pentru a acționa compresorul, iar cealaltă în acel moment este responsabilă pentru funcționarea șurubului în sine. HPT cu dublu arbore este folosit mult mai des decât cealaltă versiune a motorului, deoarece caracteristicile sale sunt mult mai bune decât cele ale tipului cu un singur arbore. Dar cel de-al doilea tip de motor arată mult mai complex decât celălalt tip de motor. De asemenea, TVD cu dublu arbore este capabil să înceapă să genereze energie înainte de pornirea elicei în sine.
Compresorul de la HPT are un design în etape, numărul de trepte variază de la 2 la 6. Datorită acestui sistem, motorul funcționează mai bine cu scăderi de temperatură și presiune, datorită cărora pilotul poate regla cu ușurință turația motorului. Acest design permite nu numai motorului să funcționeze mai bine, ci și datorită sistemului în trepte, a devenit posibilă ușurarea greutății motorului.
Această caracteristică este foarte importantă pentru aviație, deoarece greutatea aeronavei scade și ea și, datorită acestui fapt, este posibil să se dezvolte viteza necesarăși zboară mai mult distante lungi, deoarece consumul de combustibil depinde de greutatea aeronavei. Compresorul include: rotoare cu palete si paleta de ghidare.
Există mai multe tipuri de aparate, primul este reglabil, lamele sunt instalate în paleta de ghidare, cu ajutorul cărora se poate roti în jurul unei axe. Și a doua opțiune nu are capacitatea de a reglementa.
Datorită elicei, se creează tracțiune, dar fiecare elice are propriile limite de viteză. Cel mai viteza ideala rotația șurubului este de 750-1,5 mii de rotații pe minut, la o frecvență dată nivelul coeficientului acțiune utilășurubul este cel mai mare, dar dacă viteza depășește aceste limite, eficiența începe să scadă semnificativ.
În același timp, elicea nu începe să aducă o creștere a vitezei, ci dimpotrivă începe să funcționeze ca frână. Această caracteristică este denumită și „efectul de blocare”.
Acest efect apare din cauza faptului că o parte a lamelor începe să câștige viteză mare și, prin urmare, să depășească viteza sunetului, din cauza căreia motorul începe să funcționeze defectuos. Acest efect va funcționa și dacă lamele sunt mărite în diametru, deoarece cu cât lama este mai lungă, cu atât debitul la capetele lamelor este mai mare.
Turbina din motor poate accelera până la 20 de mii de rotații pe minut, dar elicea nu va putea face față acestei viteze și pur și simplu va eșua. Din această cauză, turbina este echipată cu o cutie de viteze, care la rândul său subestimează rotația și crește cuplul. În ciuda structurii și formei cutiei de viteze, sarcina lor rămâne aceeași, reducând viteza și mărind cuplul.
Din această cauză, teatrul nu își poate dezvălui întregul potențial, aceste neajunsuri lovin puternic aeronavele militare, deoarece viteza și manevrabilitatea sunt foarte importante pentru ele. Proiectanții și inginerii de aeronave nu lasă de încredere în dezvoltarea unui nou motor care va evita astfel de inconveniente.
Un motor turbopropulsor este similar cu un motor cu piston: ambele au o elice. Dar în toate celelalte privințe sunt diferite. Să luăm în considerare ce este această unitate, cum funcționează, care sunt avantajele și dezavantajele ei.
caracteristici generale
Motorul cu turbopropulsoare aparține clasei de motoare cu turbină cu gaz, care au fost dezvoltate ca convertoare universale de energie și au fost utilizate pe scară largă în aviație. Acestea constau în cazul în care gazele expandate rotesc turbina și generează cuplu, iar alte unități sunt atașate la arborele acesteia. Motorul turbopropulsor este furnizat cu o elice.
Este o încrucișare între unitățile cu piston și turboreactor. La început, au fost instalate avioane formate din cilindri în formă de stea cu un arbore situat în interior. Dar pentru că au avut și ei dimensiuni mariși greutatea, precum și capacitatea de viteză redusă, nu au mai fost folosite, dând prioritate instalațiilor de turboreacție emergente. Dar aceste motoare nu erau lipsite de dezavantaje. Puteau atinge viteza supersonică, dar consumau mult combustibil. Prin urmare, funcționarea lor a fost prea costisitoare pentru transportul de pasageri.
Motorul turbopropulsor a trebuit să facă față dezavantaj similar... Și această sarcină a fost rezolvată. Designul și principiul de funcționare au fost preluate din mecanismul motorului cu turboreacție, iar din motorul cu piston - elice. Astfel, a devenit posibilă combinarea dimensiunilor mici, economice și ridicate
Motoarele au fost inventate și construite în anii treizeci ai secolului trecut sub Uniunea Sovietică, iar două decenii mai târziu și-au început producția de masă. Puterea a variat de la 1880 la 11000 kW. Pentru o perioadă lungă de timp au fost folosite în aviația militară și civilă. Cu toate acestea, nu erau potrivite pentru viteza supersonică. Prin urmare, odată cu apariția unor astfel de capacități în aviația militară, acestea au fost abandonate. Dar aeronavele civile sunt furnizate în principal cu ele.
Dispozitivul motorului turbopropulsor și principiul funcționării acestuia
Designul motorului este foarte simplu. Include:
- reductor;
- elice cu aer;
- camera de ardere;
- compresor;
- duză.
Schema unui motor turbopropulsor este următoarea: după ce a fost pompat și comprimat de un compresor, aerul intră în camera de ardere. Acolo se injectează combustibil. Amestecul rezultat se aprinde și creează gaze care, atunci când sunt expandate, intră în turbină și o rotesc, iar aceasta, la rândul său, rotește compresorul și șurubul. Energia necheltuită iese prin duză, creând tracțiunea jetului. Deoarece valoarea sa nu este semnificativă (doar zece la sută), nu este considerat un motor turboreactor turbopropulsor.
Principiul de funcționare și proiectare, totuși, sunt similare cu acesta, dar energia de aici nu iese complet prin duză, creând o tracțiune a jetului, ci doar parțial, deoarece energia utilă rotește și elicea.
Arborele de lucru
Există motoare cu unul sau doi arbori. În varianta cu un singur arbore, compresorul, turbina și șurubul sunt situate pe același arbore. Într-unul cu doi arbori - o turbină și un compresor sunt instalate pe unul dintre ele, iar un șurub printr-o cutie de viteze pe celălalt. Există, de asemenea, două turbine conectate între ele într-un mod gaz-dinamic. Unul este pentru șurub, iar celălalt este pentru compresor. Această opțiune este cea mai comună, deoarece energia poate fi aplicată fără pornirea elicelor. Acest lucru este convenabil mai ales când avionul este la sol.
Compresor
Această parte este formată din două până la șase etape, permițând perceperea schimbărilor semnificative de temperatură și presiune, precum și reducerea vitezei. Datorită acestui design, este posibilă reducerea greutății și dimensiunilor, ceea ce este foarte important pentru motoarele de aeronave. Compresorul include rotoare și palete de ghidare. Pentru aceasta din urmă, reglementarea poate fi prevăzută sau nu.
Elice de aer
Datorită acestei părți, se generează tracțiune, dar viteza este limitată. Cel mai bun indicator se ia în considerare un nivel de la 750 la 1500 rpm, deoarece cu o creștere, eficiența va începe să scadă, iar elicea, în loc să accelereze, se va transforma într-o frână. Fenomenul se numește „efect de blocare”. Este cauzată de palele elicei, care pornesc turații mari la rotire, depășirea acestora încep să funcționeze incorect. Același efect va fi observat pe măsură ce diametrul lor crește.
Turbină
Turbina poate atinge viteze de până la douăzeci de mii de rotații pe minut, dar elicea nu o poate egala, așa că există o cutie de viteze reductoră care reduce viteza și mărește cuplul. Cutiile de viteze pot fi diferite, dar sarcina lor principală, indiferent de tip, este reducerea vitezei și creșterea cuplului.
Această caracteristică limitează utilizarea unui motor turbopropulsor în aeronavele militare. Cu toate acestea, evoluțiile privind crearea unui motor supersonic nu se opresc, deși încă nu au succes. Pentru a crește tracțiunea, un motor turbopropulsor este uneori furnizat cu două șuruburi. Principiul de funcționare în acest caz este realizat prin rotire în interior părți opuse, dar cu o singură cutie de viteze.
Ca exemplu, putem lua în considerare motorul D-27 (ventilator turboprop), care are două ventilatoare cu șurub atașate la o turbină liberă printr-un reductor. Acesta este singurul model al acestui design utilizat în aviația civilă. Dar aplicarea sa cu succes este considerată un mare pas în îmbunătățire. performanţă motorul în cauză.
Avantaje și dezavantaje
Să evidențiem plusurile și minusurile care caracterizează funcționarea unui motor turbopropulsor. Avantajele sunt:
- greutate redusă în comparație cu unitățile cu piston;
- eficiență în comparație cu motoarele cu turboreacție (mulțumită elicei, eficiența ajunge la optzeci și șase la sută).
Cu toate acestea, în ciuda unor astfel de avantaje incontestabile, motoarele cu reacție sunt în unele cazuri o opțiune mai preferabilă. Limita de viteza motorul turbopropulsor are șapte sute cincizeci de kilometri pe oră. Cu toate acestea, acest lucru este foarte puțin pentru aviația modernă. În plus, zgomotul este foarte mare, depășind valori admisibile Organizatia Internationala a Aviatiei Civile.
Prin urmare, producția de motoare turbopropulsoare în Rusia este limitată. Sunt instalate în principal în avioane care zboară pe distanțe lungi și cu viteza mica... Atunci cererea este justificată.
Totuși, în aviația militară, unde principalele caracteristici pe care trebuie să le aibă aeronavele sunt manevrabilitatea ridicată și funcționarea silențioasă, și nu eficiența, aceste motoare nu îndeplinesc cerințele necesare și aici se folosesc unități cu turboreacție.
În același timp, dezvoltări sunt în curs de desfășurare pentru a crea elice supersonice pentru a depăși „efectul de blocare” și a ajunge nou nivel... Poate că, atunci când invenția va deveni realitate, motoarele cu reacție vor fi abandonate în favoarea avioanelor cu turbopropulsoare și militare. Dar în prezent ei pot fi numiți doar „cai de muncă”, nu cei mai puternici, dar funcționând stabil.
Turboprop
În acest moment, Uzina experimentală nr. 2 de lângă Kuibyshev a dobândit un operator de motoare cu experiență fosta preocupare Junkers. Era Ferdinand Brandner, fosta gazdă a proiectului. motor cu piston cu 24 de cilindri Jumo 222. În 1944, când acest subiect a fost închis, a fost numit Gauleiter al industriei austriece. Acolo este capturat de Uniunea Sovietică. Reușește să demonstreze că el este proiectantul motoarelor Junkers. Apoi, în 1946, a fost trimis la Ufa, unde s-a stabilit productie in masa motor cu reacție Jumo 004 sub denumirea RD-10.
Acum, după fuziunea celor două birouri de design, Ferdinand Brandner devine șeful neoficial al designerilor germani. Gama de motoare capturate a fost destul de mare. Dar a devenit clar că Uzina experimentală nr. 2 nu era capabilă să dezvolte toate direcțiile. S-a dovedit a fi inutil. Motoarele Jumo 004 și BMW 003 sunt deja produse în serie în Ufa și Kazan sub indici RD-10 și RD-20. Jumo 012 reanimat și modificat, cu o forță de trei ori mai mare, și-a demonstrat toate capacitățile în diferite opțiuni... S-a dovedit că pentru viitorii luptători sovietici este greu și consumă mult combustibil, iar birourile de proiectare a motoarelor Klimov, Mikulin și Lyulka dobândeau cunoștințe și experiență. Motoarele lor cu reacție nu erau mai rele decât cele germane și britanice.
motor turbopropulsor Jumo 022
A fost numit proiectant șef în mai 1949 Uzina pilot Nr. 2, Nikolai Kuznetsov direcționează o echipă de designeri pentru a-l ajusta motor german- turbopropulsor Jumo 022. Germanii au reusit sa produca un singur exemplar al acestei structuri tehnice unice la sfarsitul razboiului, dar nu au testat-o niciodata. Și iată-l, lângă Kuibyshev, și iată mulți dintre creatorii săi.
Nikolai Kuznetsov cunoștea bine motoarele cu reacție ale Junkers. A lucrat ca designer șef timp de un an. instalație motorieîn Ufa. Acolo Jumo 004 a devenit o familie, în timp ce a fost transformat într-un serial RD-10. Acolo, Kuznetsov a lucrat cu Brandner, iar acum a adus aici mulți ingineri experimentați din Ufa. La uzină au fost repartizați și tineri specialiști. Numărul total de angajați a depășit două mii.
Inițial pe Junkers, turbopropulsorul 022 a fost creat pe baza turbojetului 012, cu așteptarea ca jumătate din tracțiune să fie creată de două elice coaxiale contrarotative, cealaltă jumătate - de o duză cu jet.
Motor turbopropulsor NK-12
Un motor turbopropulsor german cu experiență a servit drept „sobă” din care au început să danseze. Întrebare principală- modul de reducere a consumului specific. Designerii germani au îmbunătățit activ motorul. Șeful departamentului de turbine, dr. Kordes, creează o nouă metodologie pentru calculul și proiectarea acesteia. Consum specific scăzut. Jumo 022 modernizat a trecut pentru prima dată testele de stat de 50 de ore. Din martie 1951, motorul a început să se numească TV-2, iar în mai și-a început testele de succes cu aer la laboratorul de zbor Tu-4.
La începutul anului 1950, o echipă de proiecte promițătoare, condusă de dr. Josef Vogts, are sarcina de a dezvolta un proiect pentru un motor turbopropulsor cu putere dublă pentru un bombardier strategic. În această brigadă lucrau cei mai deștepți și mai educați germani. Dr. Helmut Heinrich a fost responsabil de calculele termodinamice. Dr. Max Lorenz - aerodinamică și elice inversă. Otto Gassenmeier, principalul constructor de motoare al Junker-urilor, a tradus toate ideile în grafice pe desene pe hârtie de calc.
Motorul dezvoltat de designeri cu o capacitate de zece mii Cai putere pe elice nu au fost acceptate de proiectanți. Șeful echipei de compresoare, Hans Deinhard, a declarat categoric că este imposibil să se obțină un raport de presiune de 13 în paisprezece trepte. Șeful echipei de ardere, Manfred Gerlach, nu vede nicio posibilitate de a dubla cantitatea de combustibil ars. Șeful brigăzii cutiei de viteze, Richard Elze, a numit cutia de viteze planetară-diferențială dezvoltată, care asigură rotația opusă a două elice, un pariu tehnic. Șeful echipei de forță, dr. Rudolf Sainost, a spus că nu poate garanta performanța unui astfel de motor și nu susține proiectul. Doar șeful echipei de turbine, dr. Gerhard Cordes, a crezut în realitatea creării unei turbine în patru trepte. Designerul-șef german Ferdinand Brandner a făcut doar câteva comentarii cu privire la proiect, fără să-l aprobe niciodată. Dar, în ciuda dezacordurilor designerilor germani, Kuznetsov dă comanda dezvoltării motorului, organizând în paralel studii experimentale ale componentelor și ansamblurilor problematice.
În 1951, Stalin a respins bombardierul cu rază lungă de acțiune Tupolev Tu-85 din cauza viteza micași gamă. Biroul de proiectare „german” Kuznetsov a fost însărcinat cu dezvoltarea unui motor turbopropulsor TV-12 cu o capacitate de peste douăsprezece mii de cai putere pentru bombardierul strategic Tu-95.
Intr-un an motor nou cu o turbină în cinci trepte „blocata” și nu a vrut să pornească. Abia în noiembrie 1952, când au fost inventate și instalate supapele de bypass de aer controlat din compresor, problema a fost rezolvată. Apoi cutia de viteze a fost reglată mult timp. Numai sistem special racirea si lubrifierea angrenajelor au dat rezultatul. Finalizarea compresorului și a turbinei a durat de asemenea.
Gigantul turbopropulsor era încă testat piesă cu piesă și reproiectat când germanilor li s-a permis să se întoarcă acasă în noiembrie 1953. Masina unica, în crearea căreia au luat cea mai activă și semnificativă parte, își va demonstra nașterea abia peste un an. Pentru crearea celui mai puternic motor turbopropulsor în serie NK-12 din lume, Nikolai Kuznetsov va primi titlul de Erou al Muncii Socialiste și va primi Premiul Lenin.
Este dificil de supraestimat importanța muncii inginerilor de motoare Junkers în Uniunea Sovietică. Din 1946, aceștia au acționat ca profesori și creatori de noi soluții de design. Designeri și tehnologi din toate organizațiile asociate cu producția de motoare cu reacție au venit la Kuibyshev, în satul Upravlenchesky. Experimentele și rezultatele testelor de noi variante de motor, efectuate de specialiști germani, au devenit proprietatea designerilor Biroului de proiectare Mikulin, Klimov și Lyulka, precum și a oamenilor de știință de la CIAM, NIAT și VIAM.
Nu a existat nicio Rus Kiev din carte, sau Ce ascund istoricii autorulComerțul este motorul progresului Dacă urmărim cu strictețe postulatele materialismului istoric, atunci în epoca feudalismului valoarea principală era pământul. Conform acestui concept, statele apar atunci când fermierul devine capabil să creeze surplus
Din cartea Al treilea proiect. Volumul III. Forțele Speciale ale Atotputernicului autorul Kalashnikov MaximPușkin și motorul său Un alt bun prieten al lui Sham trăiește și trăiește - Rostislav Mikhailovici Pușkin. Acest inventator nestăpânit din Krasnoarmeysk lângă Moscova, devenit în același timp șeful companiei Prostor, face o revoluție în construcția motoarelor.
Nu a existat nicio Rus Kiev din carte, sau Ce ascund istoricii autorul Alexei Kungurov autorulMotor inversat O realizare remarcabilă a lui Hugo Junkers a fost dezvoltarea unui mic cu 12 cilindri. motor pe benzina L10, pe care l-a început în 1931. Hugo Junkers l-a conceput ca fiind de mare viteză și economic, cu parametri specifici înalți. Un astfel de motor
Din cartea Junkers necunoscuti autorul Antseliovici Leonid LipmanoviciMotor cu reacție Aceasta a fost cea mai remarcabilă invenție a inginerilor de motoare Junkers. La început, profesorul Otto Mader nu avea nicio speranță deosebită că vor obține ceva util. Nu exista experiență sau specialiști. Nu se vedea decât liniuța îndrăzneață a lui Heinkel
Din cartea Povești colorate autor Rat-Veg IstvanOrffir? iar mașina sa cu mișcare perpetuă Johann Elias Bessler s-a aurit cu numele romantic Orfire, când, printr-o serie de trucuri frauduloase, a reușit să-și asigure prosperitatea burgheză respectabilă. La început, o sete de aventură și o aversiune ineradicabilă pentru sistematic
Din cartea Rusia: o critică a experienței istorice. Volumul 1 autorul Akhiezer Alexander Samoilovici Din cartea Vodka sovietică. Un scurt curs de etichete [Fig. Irina Terebilova] autorul Pechenkin Vladimir Din cartea Secretele civilizațiilor antice. Volumul 2 [Colecție de articole] autorul Echipa de autoriRadiația - motorul progresului Dar misiunea istorică a Caspiotidei ca protocivilizație a fost determinată, în primul rând, de fondul radioactiv ridicat al regiunii. Ecosistemul bazinului Mării Caspice, datorită particularităților dezvoltării sale geologice, se distinge prin radioactiv
Nu era nicio Rus Kievan în carte. Ceea ce istoricii tac autorul Alexei KungurovComerțul este motorul progresului Dacă urmărim cu strictețe postulatele materialismului istoric, atunci în epoca feudalismului valoarea principală era pământul. Conform acestui concept, statele apar atunci când fermierul devine capabil să creeze surplus
Din cartea Rusia și Occidentul. De la Rurik la Ecaterina a II-a autorul Romanov Petr ValentinoviciErezia ca motor al progresului Erezia strigolnikilor conținea anumite trăsături exterioare care o făceau asemănătoare cu raționalismul occidental. Mișcarea ulterioară poartă deja în mod clar urme de legături cu Occidentul. „Dacă nu direct cu Vestul Renașterii, atunci cu ecourile sale, deși,
autorul Gumilevski Lev Ivanovici5. Motorul universal al Slider-ului Așa cum individualitatea creativă a autorului său se reflectă într-o operă de artă, în orice structură inginerească, fie că este vorba despre un pod de cale ferată, un avion sau motor cu aburi- putem detecta cu ușurință personalitatea creatorului,
Din cartea Engine Makers [ill. E. Vanyukov] autorul Gumilevski Lev Ivanovici6. Motorul termic ideal Carnot În revoluția industrială, experiența practică a mers cu mult înaintea cunoștințelor științifice. Chiar și după motoare cu aburi pătrunse în toate domeniile industriei și transporturilor, idei teoretice despre ceea ce se întâmplă în acestea
Din cartea Engine Makers [ill. E. Vanyukov] autorul Gumilevski Lev Ivanovici4. Motor secundar Cooperarea contemporanilor Puterea mașinilor magnetoelectrice depindea în principal de puterea magnetului care excita bobinele curenti electrici... Designerii s-au străduit să întărească acești magneți. Cu toate acestea, ei nu prea fac în această direcție.
Din cartea Novgorod și Hansa autorul Rybina Elena Alexandrovna4. Limba ca motor al comerțului Cunoașterea limbii ruse a fost considerată de poporul hanseatic o calitate foarte importantă și valoroasă pentru un comerciant care desfășoară comerț cu Rusia, totuși, studiul acesteia a fost considerat o chestiune amplă și dificilă, care ar trebui să nu interfereze cu activitatea principală
Din cartea Rusia și Occidentul pe leagănul istoriei. Volumul 1 [De la Rurik la Alexandru I] autorul Romanov Petr ValentinoviciErezia ca motor al progresului Erezia strigolnikilor conținea anumite trăsături exterioare care o făceau asemănătoare cu raționalismul occidental. Mișcarea ulterioară poartă deja în mod clar urme ale unei legături cu Occidentul, dacă nu direct cu Occidentul Renașterii, atunci cu ecourile sale, deși,
Astăzi, aviația este compusă aproape 100% din mașini care folosesc tip turbină cu gaz centrală electrică. Cu alte cuvinte, motoare cu turbine cu gaz. Cu toate acestea, în ciuda popularității tot mai mari a călătoriilor cu avionul acum, puțini oameni știu cum funcționează containerul bâzâit și șuierat care atârnă sub aripa unuia sau altui avion de linie.
Principiul de funcționare motor cu turbină cu gaz.
Un motor cu turbină cu gaz, ca un motor cu piston pe orice mașină, este un motor cu ardere internă. Ambele transformă energia chimică a combustibilului în energie termică prin ardere și apoi în energie utilă, mecanică. Cu toate acestea, modul în care se întâmplă acest lucru este oarecum diferit. În ambele motoare au loc 4 procese principale - acestea sunt: admisie, compresie, expansiune, evacuare. Acestea. în orice caz, aerul (din atmosferă) și combustibilul (din rezervoare) intră mai întâi în motor, apoi aerul este comprimat și combustibilul este injectat în el, după care amestecul se aprinde, datorită căruia se extinde semnificativ și ca un rezultatul este eliberat în atmosferă. Dintre toate aceste acțiuni, doar expansiunea dă energie, toate celelalte sunt necesare pentru a asigura această acțiune.
Acum care este diferența. În motoarele cu turbină cu gaz, toate aceste procese au loc constant și simultan, dar în diferite părți ale motorului și într-un motor cu piston - într-un singur loc, dar în momente diferite și la rândul lor. În plus, cu cât aerul este mai comprimat, cu atât se poate obține mai multă energie în timpul arderii, iar astăzi raportul de compresie al motoarelor cu turbină cu gaz a ajuns deja la 35-40: 1, adică. în procesul de trecere prin motor, aerul scade în volum și, în consecință, își crește presiunea de 35-40 de ori. Pentru comparație în motoare cu piston această cifră nu depășește 8-9: 1, în cele mai moderne și perfecte mostre. În consecință, având greutate și dimensiuni egale, motorul cu turbină cu gaz este mult mai puternic, iar eficiența sa este mai mare. Acesta este tocmai motivul pentru utilizarea atât de răspândită a motoarelor cu turbine cu gaz în aviație astăzi.
Și acum mai multe despre design. Cele patru procese de mai sus au loc în motor, care este prezentat într-o diagramă simplificată sub numere:
- priza de aer - 1 (priza de aer)
- compresie - 2 (compresor)
- amestecare și aprindere - 3 (camera de ardere)
- evacuare - 5 (duză de evacuare)
- Secțiunea misterioasă numărul 4 se numește turbină. Acesta este o parte integrantă a oricărui motor cu turbină cu gaz, scopul său este de a obține energie din gazele care părăsesc camera de ardere la viteze mari și este situat pe același arbore cu compresorul (2), care îl antrenează.
Astfel, se obține un ciclu închis. Aerul intră în motor, comprimă, se amestecă cu combustibilul, se aprinde, este direcționat către paletele turbinei, care elimină până la 80% din puterea gazului pentru a roti compresorul, tot ce rămâne și determină puterea finală a motorului, care poate fi utilizată în căi diferite.
În funcție de metoda de utilizare ulterioară a acestei energii, motoarele cu turbine cu gaz sunt împărțite în:
- turboreactor
- turbopropulsor
- turbofan
- turboax
Motorul prezentat în diagrama de mai sus este turboreactor... Putem spune turbina cu gaz "curata", deoarece gazele dupa ce trec prin turbina, care roteste compresorul, lasa motorul prin duza de evacuare la turatie mare si imping astfel aeronava inainte. Astfel de motoare sunt acum utilizate în principal în avioanele de luptă de mare viteză.
Turboprop motoarele diferă de turboreactoarele prin faptul că au secțiune suplimentară turbină, numită și turbină presiune scăzută, format din unul sau mai multe rânduri de pale, care preiau din gaze energia rămasă după turbina compresorului și rotesc astfel elicea, care poate fi amplasată atât în fața, cât și în spatele motorului. După a doua secțiune a turbinei, gazele de eșapament pleacă de fapt prin gravitație, neavând practic energie, prin urmare, sunt folosite pur și simplu pentru a le îndepărta. conductele de evacuare... Aceste motoare sunt utilizate în aeronavele cu viteză mică, la altitudine joasă.
Turboventilator motoarele au un design similar cu turbopropulsorul, doar a doua secțiune a turbinei nu preia toată energia din gazele de eșapament, prin urmare astfel de motoare au și o duză de evacuare. Dar principala diferență este că o turbină de joasă presiune antrenează un ventilator, care este închis într-o carcasă. Prin urmare, un astfel de motor este numit și motor cu două circuite, deoarece aerul trece printr-un circuit intern (motorul însuși) și unul extern, care este necesar doar pentru a direcționa fluxul de aer, care împinge motorul înainte. Prin urmare, au o formă destul de „duluță”. Aceste motoare sunt folosite pe majoritatea avioanelor moderne, deoarece sunt cele mai economice la viteze apropiate de viteza sunetului și eficiente atunci când zboară la altitudini de peste 7000-8000m și până la 12000-13000m.
Turboax motoarele sunt aproape identice ca design cu turbopropulsorul, cu excepția faptului că arborele, care este conectat la turbina de joasă presiune, iese din motor și poate conduce absolut orice. Astfel de motoare sunt utilizate în elicoptere, unde două sau trei motoare antrenează un singur rotor principal și o elice de compensare. Similar centrale electrice acum au chiar și tancuri - T-80 și americanul Abrams.
Motoarele cu turbine cu gaz se clasifică și în funcție de altele când
semne:- tip dispozitiv de intrare(reglabil, nereglementat)
- după tipul de compresor (axial, centrifugal, centrifugal)
- după tipul de cale aer-gaz (flux direct, buclă)
- după tipul de turbine (număr de trepte, număr de rotoare etc.)
- după tipul de duză cu jet (reglabil, nereglabil), etc.
Motor turboreactor cu compresor axial a primit o utilizare pe scară largă. La alergare motorul merge proces continuu. Aerul trece prin difuzor, decelerează și intră în compresor. Apoi intră în camera de ardere. De asemenea, combustibilul este furnizat în cameră prin duze, amestecul este ars, produsele de ardere se deplasează prin turbină. Produșii de ardere din paletele turbinei se extind și o antrenează în rotație. În plus, gazele din turbină cu presiune redusă intră în duza cu jet și scapă în exterior cu o viteză extraordinară, creând tracțiune. Temperatura maximă apare și pe apa din camera de ardere.
Compresorul și turbina sunt situate pe același arbore. Pentru a răci produsele de ardere, aer rece... În motoarele cu reacție moderne temperatura de lucru poate depăși temperatura de topire a aliajelor palelor rotorului cu aproximativ 1000 ° C. Sistemul de răcire al pieselor de turbină și alegerea pieselor de motor rezistente la căldură și rezistente la căldură sunt una dintre principalele probleme în proiectarea motoarelor cu reacție de toate tipurile, inclusiv turboreactoarele.
O caracteristică specială a motoarelor cu turboreacție cu compresor centrifugal este proiectarea compresoarelor. Principiul de funcționare al unor astfel de motoare este similar cu cel al motoarelor cu compresor axial.
Motor cu turbină cu gaz. Video.
Articole utile pe această temă.