Принципът на конструиране на тази класификация на авиационни двигатели

Най-често срещаната и важна характеристика на целия комплект двигатели е възможността да се раздели на две фундаментално различни групи: група двигатели, които могат да работят само в атмосферата, и група двигатели, които не изискват атмосфера за тяхната работа.
  Практически важна разлика между тези две групи двигатели е използването на двигатели от първата група като основна маса на работната среда на атмосферата (въздуха), докато в двигателите на втората група работното тяло е на борда на самолета.
  Двигателите от първия тип ще се наричат ​​атмосферни или, що се отнася до земните условия, въздух, а вторият - ракета.
  Освен това въздушните двигатели са разделени на двигатели, в които топлинният двигател и витлото не са комбинирани в една единица, и в двигатели, в които топлинният двигател и витлото са единични.
  Двигателите от първата група обикновено се наричат ​​винтови въздушни двигатели, а втората - с реактивни въздушни двигатели.
  Както е известно, основните представители на групата на винтовите въздушни двигатели са роторно-моторни и турбовитлови двигатели с еднакви двигатели (витло), но различаващи се в различните типове топлинни двигатели; в двигатели с винтови двигатели, машината е двигател, при турбовитлови двигатели - турбокомпресор.
  Групата на реактивните въздушни двигатели е представена от турбореактивни въздушни двигатели (турбовентилационни байпасни или турбовитлови двигатели, турбореактивни двигатели, турбореактивни двигатели) и средно-въздушни аеродинамични двигатели (рамджет-двигатели и ракетно-реактивни двигатели), чиято основна разлика се различава от двигателите с реактивни въздушни двигатели. компресия на въздух, дължаща се на механична енергия в пътя на двигателя. Увеличаването на статичното налягане, необходимо за работата на двигателя, става само поради забавянето на въздуха, движещ се във входящото устройство.
Класификацията на ракетните двигатели ще започне на базата на вида енергия, използвана за задвижване. След това ракетните двигатели се разделят на двигатели с ядрено гориво, двигатели с електро-ядрено гориво и двигатели с химическо гориво. Последните могат да бъдат разделени на ракетни двигатели, използващи течно гориво и двигатели, използващи твърдо гориво.
  Диаграмата има няколко връзки, обединяващи различни групи (тези връзки са сиви). Те показват наличието на някои съществени свойства, принадлежащи едновременно към две групи. Например дву турбореактивен двигател генерира тяга както от вътрешната верига, представляваща топлинния двигател (както в турбореактивния двигател), така и от външната верига, представляваща самия задвижващ механизъм, отделно от топлинния двигател (както при турбовитловият двигател).
  Ракетно-реактивният двигател е проектиран като комбинация от ракетни двигатели (течно или твърдо гориво) и рамджетов двигател.

Двигатели с винтови двигатели

  1 - буталото; 2 - пръчка; 3 - колянов вал; 4 - входен клапан; 5 - изпускателен клапан; 6 - цилиндър на двигателя

Съвременните авиационни бутални двигатели са четири-тактови двигатели с форма на звезда, работещи на бензин. Охлаждащи цилиндрични бутални двигатели, като правило, въздух. По-рано в самолета бяха използвани бутални двигатели и цилиндри с водно охлаждане.
  Буталните двигатели се отличават по метода на смесване на гориво с въздух. Образуването на смес се извършва или директно в цилиндрите, или в специално устройство, наречено карбуратор, от което готовата смес влиза в цилиндъра. В зависимост от метода на смесване бутални двигатели се разделят на карбуратор и двигатели с директно впръскване.
  Изгарянето на гориво в бутален двигател се извършва в цилиндри, докато топлинната енергия се превръща в механична, тъй като буталото се движи в транслационно движение под въздействието на налягането на получените газове. Постепенното движение на буталото на свой ред се превръща в ротационно движение на коляновия вал на двигателя през свързващия прът, който е връзката между цилиндъра с буталото и коляновия вал.

Турбо-двигатели

  1 - витло; 2 - скоростна кутия; 3 - компресор; 4 - горивна камера; 5 - турбина; 6 - изходно устройство

За съвременните самолети с висок полезен товар и гама се нуждаем от двигатели, които биха могли да развият необходимата тяга с минимално специфично тегло. Тези изисквания са изпълнени от турбореактивни двигатели. Въпреки това, те са нерентабилни в сравнение с пропелерните инсталации при ниски скорости на полета. В тази връзка, някои видове въздухоплавателни средства, проектирани да летят при относително ниски скорости и дълги разстояния, изискват двигатели, които биха комбинирали предимствата на турбореактивния двигател с предимствата на моторния двигател при ниски скорости. Тези двигатели включват турбодвигателни двигатели (TVD).
  Турбовинтовият двигател е газов турбинен самолетен двигател, при който турбината развива мощността, необходима за завъртане на компресора, и тази излишна мощност се използва за завъртане на витлото.
  Турбовитловият двигател се състои от същите компоненти и възли като турбореактивния двигател. За разлика от турбовитловите двигатели, витлото и скоростната кутия са допълнително монтирани на турбовитлов двигател. За да се постигне максимална мощност на двигателя, турбината трябва да развие големи обороти (до 20 000 оборота в минута). Ако витлото се върти със същата скорост, ефективността на последното ще бъде изключително ниска, тъй като най-високата ефективност на витлото при изчислените условия за полет е при 750–1500 rpm. За да се намали скоростта на витлото в сравнение с оборотите на газовата турбина, в турбогенератора се монтира предавателна кутия. При мощните двигатели понякога се използват два винта, които се въртят в противоположни посоки, и двата винта се управляват от една скоростна кутия.
  В някои турбовитлови двигатели компресорът се задвижва от една турбина и витлото се задвижва от друго. Това създава благоприятни условия за регулиране на двигателя.
  Тягата в театрите се създава главно чрез въздушен винт (до 90%) и само леко поради реакцията на газовия струя.
  В турбодвигателните двигатели се използват многостъпални турбини (броят на етапите варира от 2 до 6), който е продиктуван от необходимостта да се работи на турбината на турбовентиращия двигател с големи термични припокривания, отколкото на турбината на турбореактивния двигател. В допълнение, използването на многостъпална турбина намалява неговата скорост и, следователно, размера и теглото на скоростната кутия.
Целта на основните елементи на театъра не се различава от предназначението на едни и същи елементи на турбовитловите двигатели. Работният поток на театъра също е подобен на работния процес на турбовентиляторните двигатели По същия начин, както при TRD, въздушният поток, предварително сгъстен във входящото устройство, се подлага на основната компресия в компресора и след това влиза в горивната камера, в която се инжектира гориво едновременно през дюзите. Газовете, получени при горенето на въздушно-горивната смес, имат висока потенциална енергия. Те се втурват в газовата турбина, където почти напълно се разширяват и работят, които след това се прехвърлят към компресора, витлото и задвижванията на блоковете. Зад турбината налягането на газа е почти равно на атмосферното.
  В съвременните турбокомпресорни двигатели тягата, получена единствено чрез реакцията на изтичащия от двигателя газов поток, възлиза на 10-20% от общата тяга.

Турбореактивен двоен двигател

  1 - входно устройство; 2 - компресор за ниско налягане; 3 - компресор за високо налягане; 4 - горивна камера; 5 - турбина; 6 - изходно устройство на външната верига; 7 - изходно устройство на вътрешната развъдник

Желанието да се увеличи ефективността на турбореактивния двигател при високи дозвукови скорости на полет доведе до създаването на турбореактивни двигатели.
  За разлика от конвенционалните турбовентилационни двигатели, газовата турбина се върти (в допълнение към компресора и редица спомагателни устройства) компресор за ниско налягане, който иначе се нарича вентилатор за втори контур. Задвижването на вентилатора на вторичната верига на турбовитловия двигател може да се извърши от отделна турбина, разположена зад турбината на компресора.
  Първият (вътрешен) контур на турбовентиляторните двигатели е схематичен за конвенционален турбовентилатор. Втората (външна) верига е пръстеновиден канал с вентилатор, разположен в него. Следователно, двойните турбореактивни двигатели понякога се наричат ​​турбовентилни двигатели.
  Работата на TRD е следната. Въздушният поток, инцидентен на двигателя, навлиза във всмукателния въздух и след това една част от въздуха преминава през компресора за високо налягане на първи контур, а другият през лопатките на вентилатора (компресор за ниско налягане) на втория кръг. Тъй като схемата на първата верига е конвенционална схема на турбовентилационни двигатели, работният процес в тази верига е подобен на работния поток в турбовентилаторните двигатели. Действието на вентилатора на втория кръг е подобно на действието на витлото с много остриета, въртящо се в пръстеновидния канал.
Поради наличието на втория кръг в турбовентилятора, масата на въздуха, изтичащ от нея при ниска скорост, се смесва с газовия поток, излизащ от първи контур, и следователно общата скорост на газовия поток намалява, приближавайки се до скоростта на полета на самолета. По този начин, колкото по-голяма е степента на байпас на турбовентилаторните двигатели, толкова по-бавно е дебитът на газа от изходното устройство и по-висока е ефективността на теглене. Това е много важно предимство на турбовитловите двигатели над турбовентилни двигатели, използвани в самолети, предназначени за летене при дозвукови скорости.
  Турбореактивните двигатели могат да се използват и на свръхзвукови самолети, но в този случай, за да се увеличи тяхната тяга, е необходимо да се предвиди изгарянето на горивото във вторичната верига. За бързо нарастване (форсиране) на TRDD, допълнително гориво понякога се изгаря или във въздушния поток от втори контур, или зад първичната турбина.
  При изгаряне на допълнително гориво във втория кръг е необходимо да се увеличи площта на неговата струйна дюза, за да се поддържат същите работни режими на двете вериги. Ако това условие не се спазва, въздушният поток през вентилатора на втория кръг ще намалее поради увеличаване на температурата на газа между вентилатора и вторичната дюза. Това ще доведе до намаляване на необходимата мощност за въртене на вентилатора. След това, за да се поддържа една и съща скорост на двигателя, е необходимо да се понижи температурата на газа пред турбината в първия кръг и това ще доведе до намаляване на тягата в първи контур. Увеличаването на общата тяга ще бъде недостатъчно, а в някои случаи общата тяга на принудителния двигател може да бъде по-малка от общата тяга на конвенционалния турбореактивен двигател. Освен това увеличаването на сцеплението е свързано с висок специфичен разход на гориво. Всички тези обстоятелства ограничават използването на този метод за увеличаване на тягата. Принуждаването на TRDD обаче може да се използва широко при свръхзвукови скорости на полета.

Turboboard двигатели

  Турбинният турбинен двигател (TRKD), който задвижва компресора, се захранва от газов генератор, който е ракетен двигател с течно гориво. Характеристиките на такъв двигател са типични за TRD, чийто вариант може да бъде разгледан.

Турбореактивни двигатели

  1 - входно устройство; 2 - компресор; 3 - горивна камера; 4 - газова турбина; 5 - изходно устройство

Турбореактивният двигател се състои от входно устройство, компресор, горивна камера, газова турбина и изходно устройство.
Входното устройство е проектирано да подава въздух към компресора на двигателя. В зависимост от местоположението на двигателя в равнината, той може да бъде включен в конструкцията на въздухоплавателното средство или в конструкцията на двигателя. Входното устройство допринася за увеличаване на налягането на въздуха пред компресора.
  По-нататъшно повишаване на налягането на въздуха се получава в компресора. В турбореактивните двигатели се използват центробежни и аксиални компресори.
  В аксиален компресор, когато роторът се върти, работните лопатки, действащи върху въздуха, го завъртат и принуждават да се движат по оста по посока на изхода от компресора.
  В центробежен компресор, когато роторът се върти, въздухът се увлича от лопатките и се движи към периферията под действието на центробежни сили. Най-широко използваните в съвременните авиационни двигатели с аксиален компресор.
  Аксиалният компресор включва ротор (въртяща се част) и статор (неподвижна част), към който е свързано входното устройство. Понякога се въвеждат защитни мрежи във входните устройства, за да се предотврати навлизането на чужди тела в компресора, което може да причини повреда на ножовете.
  Роторът на компресора се състои от няколко реда профилирани лопатки, разположени около периферията и редуващи се последователно по оста на въртене. Роторите са разделени на барабан, диск и барабан-диск.
  Статорът на компресора се състои от пръстеновиден комплект от профилирани лопатки, фиксирани в корпуса. Редица неподвижни остриета, наречени изправителни апарати, заедно с няколко работни лопатки, се наричат ​​компресорен етап.
  В съвременните авиационни турбореактивни двигатели се използват многостъпални компресори, които увеличават ефективността на процеса на въздушно компресиране. Стъпките на компресора са съвместими един с друг, така че въздухът на изхода от един етап плавно се движи около ножовете на следващия етап. Правилната посока на въздуха в следващия етап осигурява изправяне на апарата. За същата цел служи и като направляващо устройство, монтирано пред компресора. При някои конструкции на двигателите може да липсва водачът.
  Един от основните елементи на турбореактивния двигател е горивна камера, разположена зад компресора. Конструктивно, горивните камери са тръбни, пръстенови и тръбни пръстенови.
Тръбната (индивидуална) горивна камера се състои от пламъчна тръба и външна обвивка, свързани помежду си със суспензионни стъкла. Пред горивната камера са монтирани дюзи за гориво и вихър за стабилизиране на пламъка. В пламъчната тръба има отвори за подаване на въздух, за да се предотврати прегряването на пламъчната тръба. Запалването на гориво-въздушната смес в пламъчните тръби се извършва чрез специални запалителни устройства, монтирани на отделни камери. Топлопроводите са свързани помежду си с дюзи, които осигуряват запалването на сместа във всички камери.
  Пръстенообразната горивна камера е под формата на пръстеновидна кухина, оформена от външната и вътрешната обвивка на камерата. В предната част на пръстеновидния канал е монтирана пръстеновидна пламъчна тръба, а в предната част на пламъчната тръба са монтирани завихрители и дюзи.
  Тръбната пръстенова горивна камера се състои от външни и вътрешни обвивки, образуващи пръстеновидно пространство, в което са разположени отделни пламъчни тръби.
  За задвижване на компресора TRD е газова турбина. В съвременните двигатели, газовите турбини работят аксиално. Газовите турбини могат да бъдат едноетапни и многостепенни (до шест етапа). Основните компоненти на турбината са дюзи (направляващи) устройства и работни колела, състоящи се от дискове и лопатки, разположени на техните джанти. Работните колела са прикрепени към вала на турбината и образуват ротор. Устройствата с дюзи са разположени пред лопатките на всеки диск. Комбинацията от фиксиран апарат с дюза и диск с остриета се нарича турбинен етап. Работните остриета са прикрепени към диска на турбината с коледно дърво.
  Изпускателното устройство се състои от изпускателна тръба на вътрешния конус, стойка и дюза. В някои случаи, въз основа на условията на разположението на двигателя, между изпускателната тръба и струйната дюза на въздухоплавателното средство се монтира удължителна тръба. Струйните дюзи могат да бъдат с регулируема и нерегулирана изходна секция.
  За разлика от буталния двигател, работният процес в газотурбинни двигатели не е разделен на отделни цикли, а протича непрекъснато.
Принципът на работа на турбореактивния двигател е следният. По време на полет, въздушният поток, инцидент на двигателя, преминава през входното устройство към компресора. Във входящото устройство има предварително сгъстяване на въздуха и частично преобразуване на кинетичната енергия на движещ се въздушен поток в потенциална енергия на налягането. В компресора се излага повече сгъстен въздух. В турбореактивните двигатели с аксиален компресор с бързо въртене на роторните лопатки на компресора, като лопатките на вентилатора, се задвижва въздух към горивната камера. В изправителните апарати, монтирани зад работните колела на всеки компресорен етап, благодарение на формата на дифузора на междупластовите канали, кинетичната енергия на потока, придобит в колелото, се превръща в потенциална енергия под налягане.
  При двигатели с центробежен компресор въздухът се компресира поради центробежна сила. Въздухът, постъпващ в компресора, улавя острието на бързо въртящото се работно колело и под действието на центробежна сила се изхвърля от центъра към обиколката на колелото на компресора. Колкото по-бързо се върти работното колело, толкова по-голямо налягане се генерира от компресора.
  Благодарение на компресора TRD може да създаде глад при работа на място.
  Въздухът, компресиран във входящото устройство и компресора, след това влиза в горивната камера, като се разделя на два потока. Една част от въздуха (първичен въздух), която представлява 25-35% от общия въздушен поток, се изпраща директно към пламъчната тръба, където се осъществява основният процес на горене. Друга част от въздуха (вторичен въздух) протича около външните кухини на горивната камера, като охлажда последната, а на изхода на камерата се смесва с продуктите от горенето, намалявайки температурата на газовия поток до стойност, определена от топлинната устойчивост на турбинните лопатки. Малка част от вторичния въздух прониква в зоната на горене през страничните отвори на пламъчната тръба.
  Така, горивната смес се образува в горивната камера чрез разпръскване на горивото през дюзите и смесването й с първичния въздух, изгаряне на сместа и смесване на продуктите на горенето с вторичния въздух. При стартиране на двигателя запалването на сместа се извършва със специално запалващо устройство, а по време на по-нататъшната работа на двигателя сместа гориво-въздух се запалва от вече съществуващия пламък.
Образуван в газовия поток на горивната камера с висока температура и налягане, се втурва към турбината през заострена дюза. В каналите на апарата с дюза скоростта на газа рязко нараства до 450-500 m / s, а частичното преобразуване на топлинната (потенциалната) енергия в кинетична. Газовете от дюзата на апарата попадат върху турбинните лопатки, където кинетичната енергия на газа се превръща в механичната работа на въртене на турбината. Лопатките на турбините, въртящи се с дисковете, завъртат вала на двигателя и по този начин осигуряват работата на компресора.
  В турбинните лопатки може да се осъществи или процесът на преобразуване на кинетичната енергия на газ в механична работа на въртяща се турбина, или по-нататъшно разширяване на газа с увеличаване на неговата скорост. В първия случай газовата турбина се нарича активна, а втората - реактивна. Във втория случай, турбинните лопатки, в допълнение към активното въздействие на протичащия газов поток, също са реактивни чрез ускоряване на газовия поток.
  Окончателното разширение на газа се получава в изходното устройство на двигателя (реактивна дюза). Тук налягането на газовия поток намалява, а скоростта се увеличава до 660-650 m / s (при земни условия).
  По този начин потенциалната енергия на продуктите от горенето в двигателя се превръща в кинетична енергия по време на разширяването (в турбината и изходната дюза). Част от кинетичната енергия в същото време отива до въртенето на турбината, което от своя страна върти компресора, а другата част до ускорението на газовия поток (за създаване на тяга).

Реактив реактивни двигатели

Има три основни вида ramjet двигатели (ramjet двигатели), използващи химическа енергия:
  - "дозвукови" рамджети за дозвукови и ниско свръхзвукови полетни скорости (М

Ramjet за работа при умерени свръхзвукови скорости (SPVRD) (M

Двигателят за работа при високи свръхзвукови (свръхзвукови) скорости (scramjet) (M\u003e 5.0-7.0).

И трите вида двигатели се състоят от три основни елемента: дифузор, горивна камера и дюза.
  Дифузорът служи за увеличаване на статичното налягане на въздуха, движещо се спрямо неговата повърхност при неговото забавяне.
"Дозвуковият" разпръсквател на рамджет е разширяващ се канал, където при липса на разделяне на потока от стените скоростта на потока намалява и съответно се увеличава статичното налягане. Ако такъв дифузор работи при свръхзвукови скорости (M\u003e 1.0), забавянето на въздуха по време на нормалните режими на работа на дифузора също се появява при пряк скок, който е или пред входа, или в неговата равнина.
  В SPVRD дифузора, забавянето на въздуха се осъществява в системата от скокове, определена от геометрията на иглата на дифузора и числото M, и след прехода към дозвуковия поток в разширяващата се част на канала.
  При оптималния режим на работа на дифузора преходът към дозвукова скорост в работния обхват на числото М като правило се извършва в областта на гърлото на дифузора.
  Диффузорът на scramjet се характеризира с факта, че забавянето на потока се осъществява по същество само когато иглата на дифузора се прелита наоколо, дебитът след спиране остава свръхзвуков, "дозвукова" разширяваща се част отсъства.
  Горивната камера е елемент от двигателя, в който се отделя топлина със съответно повишаване на температурата на работния флуид. Топлината се излъчва поради химични реакции, където окислителят е кислород на въздуха и горивото е химично съединение (гориво) на борда на самолета.
  Всяка горивна камера с горивна камера с дозвукова скорост на потока е съставена от типични елементи. Тези елементи включват предкамера - устройство, което осигурява мощна огнена отмъщение, запалващо основното количество горивна смес. Предкамера е малка горивна камера с ниска скорост на горивната смес.
  За да се осигури стабилна работа, намаляване на дължината на камерата, се използват стабилизиращи устройства, които са слабо обтекаеми тела - отделни конуси, пръстени от ъглов профил. Зоната на обратния поток, образувана зад стабилизаторите, осигурява необходимата стабилност на горивната камера.
  Смесването се постига чрез използване на горивен колектор, който обикновено е пръстен, изработен от кръгла или елиптична тръба, в която се подава гориво. Горивото влиза в горивната камера през дюзите, монтирани на колекторния пръстен. Доставката на гориво може да се извърши както нагоре, така и в неговата посока. Колекторът се монтира на малко разстояние пред всеки стабилизатор.
Горивната камера на scramjet не може да бъде изпълнена като горивна камера на "дозвуково" scramjet или scramjet, тъй като всяко блокиране на участъка с число M\u003e 1.0 ще доведе до образуване на силни смущения с прехода на свръхзвуковото към дозвуковото. Следователно, горивната камера на scramjet е свободен канал, подаването на гориво към което се получава от стените и е разпръснато по дължината.
  Запалването на горимата смес може да се постигне поради високата температура в потока или граничния слой в стената. Възможно е запалването на гориво от специално организирани "изригващи" източници, които могат да се образуват по време на изтичане на продуктите от горенето на твърдо гориво в специален газов генератор. Също така е възможно да се създадат специални горелки с подаването на течно гориво и окислител към тях и образуването на пилотна горелка, която може да работи без ограничаване на времето за работа. Процесът на изгаряне на гориво в горивната камера на scramjet може да се извърши с помощта на детонационно горене. Рязко повишаване на налягането и температурата в шока ускорява запалването и горенето на горивото.
  Предназначението на дюзата на рамдджет, както и на ракетния двигател, е да се постигне максимално възможно статично налягане в горивната камера (което се постига чрез избор на подходяща критична секция на дюзата), превръщайки свръхналягането в кинетичната енергия на отработените газове, ако налягането в камерата е по-голямо от околното налягане ,
  Регулируем накрайник може да се използва на рамджет, който допринася за работата на двигателя с минимална обща загуба на налягане по пътя, а в "идеалния" случай без никакви загуби.

Ракетни и директни двигатели

  a - RPD с отделни камери за смесване и изгаряне (RPDe); b - RPD с единична смесителна камера; in - RPD на твърдо гориво; g - RPD с пръстеновидна камера на ежектора.

Ракетно-реактивният двигател (RPD) е рамджетов двигател, във въздушната верига на който са монтирани ракетни двигатели. Газообразните продукти на първичното изгаряне на горива в камерата на ракетния двигател преминават от неговата дюза в прав въздушен път непосредствено зад дифузора. RKD реактивни газове с висока температура и висока кинетична енергия се смесват с въздуха в камерата за изхвърляне, увеличавайки неговото общо налягане и температура. В въздушната верига на RPD могат да бъдат монтирани допълнителни колектори, през които течното гориво се впръсква директно във въздуха или в смес от газове. Горенето в свободния кислород на въздуха, това гориво повишава температурата на газовете преди да изтече от дюзата на комбинираната единица. Добавянето на въздух към струйния поток ви позволява да увеличите инерцията на последния.
  RPD има междинни характеристики между RKD и ramjet, по-голяма тежест от ramjet, и по-висока ефективност от ракетния двигател. По този начин тя може да покрие така наречената "мъртва" зона в характеристиките на тези двигатели. В зависимост от изискванията, можете да променяте пропорцията на ракетите и контурите с директен поток и по този начин да притежавате характеристиките на RAP, по-близо до RCD или ramjet. По принцип разположението на RPD позволява преминаването на комбинирания двигател изцяло към режим на директно протичане. Препоръчително е да се извършват при полетни скорости, когато задвижващите характеристики на SPVRD са достатъчни за изпълнение на техническата задача (обикновено това са числата M = 2,5-3,0). На голяма надморска височина, когато плътността на атмосферния въздух е ниска и въздушната верига на RPD има малък дял на тягата, е възможно да се принуди RPD чрез увеличаване на тягата на инсталирания на неговия път RCD.

Ядрени и електроядрени ракетни двигатели

Ракетните двигатели с ядрено гориво (ЯРД) и ракетните двигатели с електро-ядрено гориво (ЕПДР) използват по същество един и същ вид енергия - ядрена. Разликата е, че ядрената енергия се преобразува в топлинна енергия в NRE, за да се повиши температурата на работната среда, а за EJARD ядрената енергия се превръща в електрическа енергия с помощта на специални елементи, което е в основата на задвижващата работа. YARD и EJARD се различават рязко по отношение на проектирането, организацията на работния процес, тяговите и икономическите характеристики, което е пряко свързано с вида на използваната енергия за задвижване. Двигателите от този клас нямаха разпределение.

Химически ракетни двигатели (течни или твърди)

  На снимката е представена схематична диаграма на ракетния двигател с изображение на диаграми на налягането, действащи върху вътрешните и външните повърхности на горивната камера и накрайника.
  Принципът на действие на ракетния двигател (RKD) е прост. Горивото, заедно с окислителя (който е на борда на самолета) влиза в горивната камера и се запалва. По този начин в горивната камера се създава свръхналягане, което извършва работа по отношение на задната стена на горивната камера. По-дълъг, газът от горивната камера се изтласква през апарата на дюзата навън, като по този начин извършва работа върху стените на дюзата (на снимката тази работа е посочена като сили, действащи върху стените на дюзата от критичния участък на cr-cr към секцията c-c).

В резултат на това тягата на двигателя се състои от тяга и тягата. Установено е, че при отсъствие на външно налягане Pn (полет във вакуум) тягата на двигателя ще бъде по-висока от тягата, получена от същия RCD при полет в земни условия.
  Препоръчително е да се използва гориво в RCD, продуктите от горенето на които имат не само висока температура на горене, но и ниско молекулно тегло. Именно тези обстоятелства определят популярността на водорода като един от компонентите на течните горива за РЗД.

0

Въздушните реактивни двигатели съгласно метода на предварително сгъстяване на въздуха преди влизане в горивната камера се разделят на компресор и некомпресор. Некомпресираните въздухоструйни двигатели използват високоскоростен въздушен поток. В компресорните двигатели въздухът се компресира от компресора. Компресорният реактивен двигател е турбореактивен (TRD) двигател. Групата, наречена смесени или комбинирани двигатели, включва турбовитлови двигатели (TVD) и двойни турбореактивни двигатели (TDRD). Въпреки това, дизайнът и принципът на работа на тези двигатели в много отношения са подобни на турбореактивните двигатели. Често всички видове тези двигатели са обединени под общото наименование на газотурбинни двигатели (GTE). Керосинът се използва като гориво в газотурбинни двигатели.

Турбореактивни двигатели

Конструктивни схеми.  Турбореактивният двигател (фиг. 100) се състои от входно устройство, компресор, горивна камера, газова турбина и изходно устройство.

Входното устройство е проектирано да подава въздух към компресора на двигателя. В зависимост от местоположението на двигателя в равнината, той може да бъде включен в конструкцията на въздухоплавателното средство или в конструкцията на двигателя. Входното устройство допринася за увеличаване на налягането на въздуха пред компресора.

По-нататъшно повишаване на налягането на въздуха се получава в компресора. В турбореактивните двигатели се използват центробежни компресори (Фиг. 101) и аксиални компресори (фиг. 100).

В аксиален компресор, когато роторът се върти, работните лопатки, действащи върху въздуха, го завъртат и принуждават да се движат по оста по посока на изхода от компресора.

В центробежен компресор, когато роторът се върти, въздухът се увлича от лопатките и се движи към периферията под действието на центробежни сили. Най-широко използваните в съвременните авиационни двигатели с аксиален компресор.

Аксиалният компресор включва ротор (въртяща се част) и статор (неподвижна част), към който е свързано входното устройство. Понякога се въвеждат защитни мрежи във входните устройства, за да се предотврати навлизането на чужди тела в компресора, което може да причини повреда на ножовете.

Роторът на компресора се състои от няколко реда профилирани лопатки, разположени около периферията и редуващи се последователно по оста на въртене. Роторите са разделени на барабан (Фиг. 102, а), диск (Фиг. 102, б) и барабан-диск (Фиг. 102, в).

Статорът на компресора се състои от пръстеновиден комплект от профилирани лопатки, фиксирани в корпуса. Редица неподвижни остриета, наречени изправителни апарати, заедно с няколко работни лопатки, се наричат ​​компресорен етап.

В съвременните авиационни турбореактивни двигатели се използват многостъпални компресори, които увеличават ефективността на процеса на въздушно компресиране. Стъпките на компресора са съвместими един с друг, така че въздухът на изхода от един етап плавно се движи около ножовете на следващия етап.

Правилната посока на въздуха в следващия етап осигурява изправяне на апарата. За същата цел и служи като направляващ елемент, монтиран пред компресора. При някои конструкции на двигателите може да липсва водачът.

Един от основните елементи на турбореактивния двигател е горивна камера, разположена зад компресора. Конструктивно, горивните камери са тръбни (фиг. 103), пръстеновидни (фиг. 104), тръбно-кръгли (фиг. 105).

Тръбната (индивидуална) горивна камера се състои от пламъчна тръба и външна обвивка, свързани помежду си със суспензионни стъкла. Пред горивната камера са монтирани дюзи за гориво и вихър за стабилизиране на пламъка. В пламъчната тръба има отвори за подаване на въздух, за да се предотврати прегряването на пламъчната тръба. Запалването на гориво-въздушната смес в пламъчните тръби се извършва чрез специални запалителни устройства, монтирани на отделни камери. Топлопроводите са свързани помежду си с дюзи, които осигуряват запалването на сместа във всички камери.

Пръстенообразната горивна камера е под формата на пръстеновидна кухина, оформена от външната и вътрешната обвивка на камерата. В предната част на пръстеновидния канал е монтирана пръстеновидна пламъчна тръба, а в предната част на пламъчната тръба са монтирани завихрители и дюзи.

Тръбната пръстенова горивна камера се състои от външни и вътрешни обвивки, образуващи пръстеновидно пространство, в което са разположени отделни пламъчни тръби.

За задвижване на компресора TRD е газова турбина. В съвременните двигатели, газовите турбини работят аксиално. Газовите турбини могат да бъдат едноетапни и многостепенни (до шест етапа). Основните компоненти на турбината са дюзи (направляващи) устройства и работни колела, състоящи се от дискове и лопатки, разположени на техните джанти. Работните колела са прикрепени към вала на турбината и образуват с него ротор (Фиг. 106). Устройствата с дюзи са разположени пред лопатките на всеки диск. Комбинацията от фиксиран апарат с дюза и диск с остриета се нарича турбинен етап. Ножовете са прикрепени към турбинния диск с помощта на коледно дърво (Фиг. 107).

Изпускателното устройство (фиг. 108) се състои от изпускателна тръба, вътрешен конус, стойка и реактивна дюза. В някои случаи, въз основа на условията на разположението на двигателя, между изпускателната тръба и струйната дюза на въздухоплавателното средство се монтира удължителна тръба. Струйните дюзи могат да бъдат с регулируема и нерегулирана изходна секция.

Принципът на действие.  За разлика от буталния двигател, работният процес в газотурбинни двигатели не е разделен на отделни цикли, а протича непрекъснато.

Принципът на работа на турбореактивния двигател е следният. По време на полет, въздушният поток, инцидент на двигателя, преминава през входното устройство към компресора. Във входящото устройство има предварително сгъстяване на въздуха и частично преобразуване на кинетичната енергия на движещ се въздушен поток в потенциална енергия на налягането. В компресора се излага повече сгъстен въздух. В турбореактивните двигатели с аксиален компресор с бързо въртене на роторните лопатки на компресора, като лопатките на вентилатора, се задвижва въздух към горивната камера. В изправителните апарати, монтирани зад работните колела на всеки компресорен етап, благодарение на формата на дифузора на междупластовите канали, кинетичната енергия на потока, придобит в колелото, се превръща в потенциална енергия под налягане.

При двигатели с центробежен компресор въздухът се компресира поради центробежна сила. Въздухът, постъпващ в компресора, се поема от лопатките на бързо въртящо се работно колело и под действието на центробежна сила се изхвърля от центъра към обиколката на колелото на компресора. Колкото по-бързо се върти работното колело, толкова по-голямо налягане се генерира от компресора.

Благодарение на компресора TRD може да създаде глад при работа на място. Ефективност на процеса на компресиране на въздуха в компресора

характеризиращ се с величината на нарастване на налягането π к, което е съотношението на въздушното налягане при изхода на компресора р 2 към налягането на атмосферния въздух р H

Въздухът, компресиран във входящото устройство и компресора, след това влиза в горивната камера, като се разделя на два потока. Една част от въздуха (първичен въздух), която представлява 25-35% от общия въздушен поток, се изпраща директно към пламъчната тръба, където се осъществява основният процес на горене. Друга част от въздуха (вторичен въздух) протича около външните кухини на горивната камера, като охлажда последната, а на изхода на камерата се смесва с продуктите от горенето, намалявайки температурата на газовия поток до стойност, определена от топлинната устойчивост на турбинните лопатки. Малка част от вторичния въздух прониква в зоната на горене през страничните отвори на пламъчната тръба.

Така, горивната смес се образува в горивната камера чрез разпръскване на горивото през дюзите и смесването й с първичния въздух, изгаряне на сместа и смесване на продуктите на горенето с вторичния въздух. При стартиране на двигателя запалването на сместа се извършва със специално запалващо устройство, а по време на по-нататъшната работа на двигателя сместа гориво-въздух се запалва от вече съществуващия пламък.

Образуван в газовия поток на горивната камера с висока температура и налягане, се втурва към турбината през заострена дюза. В каналите на апарата с дюза скоростта на газа рязко нараства до 450-500 m / s, а частичното преобразуване на топлинната (потенциалната) енергия в кинетична. Газовете от дюзата на апарата попадат върху турбинните лопатки, където кинетичната енергия на газа се превръща в механичната работа на въртене на турбината. Лопатките на турбините, въртящи се с дисковете, завъртат вала на двигателя и по този начин осигуряват работата на компресора.

В турбинните лопатки може да се осъществи или процесът на преобразуване на кинетичната енергия на газ в механична работа на въртяща се турбина, или по-нататъшно разширяване на газа с увеличаване на неговата скорост. В първия случай газовата турбина се нарича активна, а втората - реактивна. Във втория случай, турбинните лопатки, в допълнение към активното въздействие на протичащия газов поток, също са реактивни чрез ускоряване на газовия поток.

Окончателното разширение на газа се получава в изходното устройство на двигателя (реактивна дюза). Тук налягането на газовия поток намалява и скоростта се увеличава до 550-650 m / s (в земни условия).

По този начин потенциалната енергия на продуктите от горенето в двигателя се превръща в кинетична енергия по време на разширяването (в турбината и изходната дюза). Част от кинетичната енергия в същото време отива до въртенето на турбината, което от своя страна върти компресора, а другата част до ускорението на газовия поток (за създаване на тяга).

Турбо-двигатели

Устройството и принципът на работа.  За съвременните самолети,

притежаващи голяма товароподемност и гама, ние се нуждаем от двигатели, които биха могли да развият необходимата тяга с минимално специфично тегло. Тези изисквания са изпълнени от турбореактивни двигатели. Въпреки това, те са нерентабилни в сравнение с пропелерните инсталации при ниски скорости на полета. В тази връзка някои видове въздухоплавателни средства, проектирани да летят при относително ниски скорости и дълги разстояния, изискват настройки на двигателя, които съчетават предимствата на турбореактивния двигател с предимствата на пропелерната инсталация при ниска скорост на полета. Тези двигатели включват турбодвигателни двигатели (TVD).

Турбовинтовият двигател е газов турбинен самолетен двигател, при който турбината развива мощността, необходима за завъртане на компресора, и тази излишна мощност се използва за завъртане на витлото. Схемата на театъра е показана на фиг. 109.

Както може да се види от диаграмата, турбовитловият двигател се състои от същите компоненти и възли като турбореактивния двигател. За разлика от турбовитловите двигатели, витлото и скоростната кутия са допълнително монтирани на турбовитлов двигател. За да се постигне максимална мощност на двигателя, турбината трябва да развие големи обороти (до 20 000 оборота в минута). Ако витлото се върти със същата скорост, то ефективността на последното ще бъде изключително ниска, тъй като максималната стойност на ефективността на витлото при очакваните условия на полет е 750-1 500 об / мин.

За да се намали скоростта на витлото в сравнение с оборотите на газовата турбина, в турбогенератора се монтира предавателна кутия. При мощните двигатели понякога се използват два винта, които се въртят в противоположни посоки, и двата винта се управляват от една скоростна кутия.

В някои турбовитлови двигатели компресорът се задвижва от една турбина и витлото се задвижва от друго. Това създава благоприятни условия за регулиране на двигателя.

Тягата в театрите се създава главно чрез въздушен винт (до 90%) и само леко поради реакцията на газовия струя.

В турбодвигателните двигатели се използват многостъпални турбини (броят на етапите варира от 2 до 6), който е продиктуван от необходимостта да се работи на турбината на турбовентиращия двигател с големи термични припокривания, отколкото на турбината на турбореактивния двигател. В допълнение, използването на многостъпална турбина намалява неговата скорост и, следователно, размера и теглото на скоростната кутия.

Целта на основните елементи на театъра не се различава от предназначението на едни и същи елементи на турбовитловите двигатели. Работният поток на театъра също е подобен на работния процес на турбовентиляторните двигатели. По същия начин, както при TRD, въздушният поток, предварително компресиран във входящото устройство, се подлага на основната компресия в компресора и след това влиза в горивната камера, в която се инжектира гориво едновременно през дюзите. Газовете, получени при горенето на въздушно-горивната смес, имат висока потенциална енергия. Те се втурват в газовата турбина, където почти напълно се разширяват и работят, които след това се прехвърлят към компресора, витлото и задвижванията на блоковете. Зад турбината налягането на газа е почти равно на атмосферното.

В съвременните турбокомпресорни двигатели тягата, получена единствено чрез реакцията на изтичащия от двигателя газов поток, възлиза на 10-20% от общата тяга.

Двойни турбореактивни двигатели

Желанието да се увеличи ефективността на турбореактивния двигател при високи дозвукови скорости на полет доведе до създаването на двойни турбореактивни двигатели.

За разлика от конвенционалните турбовентилационни двигатели, газовата турбина задвижва компресор за ниско налягане, в допълнение към компресора и редица спомагателни устройства, компресор за ниско налягане, който иначе се нарича вентилатор за втори контур. Задвижването на вентилатора на втория кръг TDRD може също да се извърши от отделна турбина, разположена зад турбината на компресора. Най-простата схема на TDRD е представена на фиг. 110.

Първият (вътрешен) контур на TDRD е диаграма на конвенционален TRD. Втората (външна) верига е пръстеновиден канал с вентилатор, разположен в него. Следователно, двойните турбореактивни двигатели понякога се наричат ​​турбовентилни двигатели.

Работата TDRD е както следва. Въздушният поток, инцидентен на двигателя, навлиза във всмукателния въздух и след това една част от въздуха преминава през компресора за високо налягане на първи контур, а другият през лопатките на вентилатора (компресор за ниско налягане) на втория кръг. Тъй като схемата на първата верига е конвенционална схема на турбовентилационни двигатели, работният процес в тази верига е подобен на работния поток в турбовентилаторните двигатели. Действието на вентилатора на втория кръг е подобно на действието на витлото с много остриета, въртящо се в пръстеновидния канал.

TDRD могат да се използват и на свръхзвукови въздухоплавателни средства, но в този случай, за да се увеличи тяхната тяга, е необходимо да се предвиди изгарянето на горивото във вторичната верига. За бързо нарастване (принуждаване) на натиска DTRD, понякога изгарянето на допълнително гориво се извършва или във въздушния поток на втория кръг, или зад турбината на първи контур.

При изгаряне на допълнително гориво във втория кръг е необходимо да се увеличи площта на неговата струйна дюза, за да се запазят режимите на работа на двете вериги. Ако това условие не се спазва, въздушният поток през вентилатора на втория кръг ще намалее поради увеличаване на температурата на газа между вентилатора и вторичната дюза. Това ще доведе до намаляване на необходимата мощност за въртене на вентилатора. След това, за да се поддържа една и съща скорост на двигателя, е необходимо да се понижи температурата на газа пред турбината в първия кръг и това ще доведе до намаляване на тягата в първи контур. Увеличаването на общата тяга ще бъде недостатъчно и в някои случаи общата тяга на принудителния двигател може да бъде по-малка от общата тяга на конвенционалния TDR. Освен това увеличаването на сцеплението е свързано с висок специфичен разход на гориво. Всички тези обстоятелства ограничават използването на този метод за увеличаване на тягата. Въпреки това, усилващите тяги могат да бъдат широко използвани при свръхзвукови скорости на полета.

Използвана литература: "Основи на авиацията" автори: G.A. Никитин Е.А. Bakanov

Изтегляне на резюмето: Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър.

Турбовинтовите двигатели се използват в случаите, когато скоростта на самолета е сравнително малка. TVD се използва на голям брой модерни транспортни самолети. Предимството им е преди всичко в ефективността. Двигателят е оборудван с витло, което е монтирано пред компресора.

Витлото с вала е свързано към скоростната кутия, тъй като неговата скорост на въртене е много по-малка от скоростта на въртене на компресорната турбина. За турбовинтовите двигатели тягата на усилие се състои от тягата на витлото и силата на тягата, която възниква, когато газът изтича от дюзата. В зависимост от скоростта на полета на въздухоплавателното средство се променят пропорциите на двата компонента на тягата. При ниски скорости (пътуване за транспортни въздухоплавателни средства) делът на тягата от витлата значително надвишава втория компонент. В театрите често се използва комбинация от компресори.

Дизайнът на двуконтурни турбореактивни двигатели осигурява въздух в големи количества, което при високи скорости осигурява по-голямо сцепление. Второто съединение, веригата за ниско налягане, осигурява допълнителна сила на натиск. Съотношението на двата компонента на общата тяга зависи от конструкцията на двигателите и режимите на работа. Най-добрите модерни самолети (МиГ-29, МиГ-31 и др.) Използват двойни турбореактивни двигатели като електроцентрали. В турбореактивния двигател за краткотрайно увеличаване на тягата на двигателя се използва форсаж. Абсолютното мнозинство от съвременните бойци като електроцентрала имат двигатели с доизгаряне (Миг-29, Су-33 и др.).

Турбо-двигателите за хеликоптери започнаха да се използват много по-късно. Двигатели през 19591961 имаше m = 0.1.

За първи път самолет с турбореактивен двигател ( TRDизлезе във въздуха през 1939 година. Оттогава самолетът на двигателя на устройството се подобри, имаше различни типове, но принципът на действие за всички тях беше еднакъв. За да разберем защо самолет с такава голяма маса толкова лесно се издига във въздуха, трябва да разберете как работи самолетен двигател. TRD задвижва въздухоплавателното средство поради струйната струя. От своя страна струйната струя е силата на откат на струя газ, която излиза от дюзата. Тоест се оказва, че турбореактивната инсталация избутва самолета и всички хора в кабината с помощта на газови струи. Реактивният поток, отклоняващ се от дюзата, се отблъсква от въздуха и по този начин задвижва самолета.

Устройство с турбовентилатор

дизайн

Двигателят на устройството на самолета е доста сложен. Работната температура в такива инсталации достига 1000 и повече градуса. Съответно всички части, от които се състои двигателят, са изработени от материали, устойчиви на топлина и пламък. Поради сложността на устройството, има цяла област на науката за турбовитловите двигатели.

TRD се състои от няколко основни елемента:

• вентилатор;
• компресор;
• горивна камера;
• турбина;
• дюза.

Пред вентилатора има вентилатор. С него въздухът се изтегля от инсталацията отвън. В такива инсталации се използват вентилатори с голям брой остриета с определена форма. Размерът и формата на ножовете осигуряват най-ефективното и бързо подаване на въздух към турбината. Изработени са от титан. В допълнение към основната функция (издърпване на въздуха), вентилаторът решава още една важна задача: с неговата помощ въздухът се изпомпва между елементите на турбовентиляторните двигатели и неговата обвивка. Поради подобно изпомпване системата се охлажда и се предотвратява разрушаването на горивната камера.

Близо до вентилатора има компресор с висока мощност. С него въздухът влиза в горивната камера под високо налягане. Въздухът се смесва с гориво в камерата. Получената смес се запалва. След запалване сместа и всички съседни елементи на инсталацията се нагряват. Горивната камера често е направена от керамика. Това е така, защото температурата в камерата достига 2000 градуса или повече. А керамиката се характеризира с устойчивост на високи температури. След запалване, сместа влиза в турбината.

Изглед на двигателя на самолета отвън

Турбината е устройство, състоящо се от голям брой остриета. На лопатките се упражнява натиск върху потока на сместа, като по този начин се поставя турбината в движение. Вследствие на това въртене турбината причинява въртене на вала, на която е монтиран вентилаторът. Оказва се, че една затворена система, която за работата на двигателя изисква само подаване на въздух и наличие на гориво.

След това сместа влиза в дюзата. Това е последният етап от цикъла на двигателя 1. Тук се формира струен поток. Такъв е принципът на самолетния двигател. Вентилаторът подава студен въздух в дюзата, предотвратявайки неговото разрушаване от прекалено гореща смес. Потокът от студен въздух не стопява маншета на дюзата.

В авиационните двигатели могат да се монтират различни дюзи. Най-напредналите се движат. Подвижната дюза може да се разширява и свива, както и да регулира ъгъла, задавайки правилната посока на струята. Самолети с такива двигатели се характеризират с отлична маневреност.

Видове двигатели

Двигателите за самолети се предлагат в различни видове:

• класически;
• самолетите с турбореактивни двигатели;
• турбовитлови;
• правопоточни.

класически  Инсталациите работят на принципа, описан по-горе. Такива двигатели се монтират на самолети с различни модификации. турбовитлов функционират малко по-различно. В тях газовата турбина няма механична връзка с трансмисията. Тези инсталации само придвижват самолета с помощта на реактивна тяга. Основната част от енергията на горещата смес от този тип инсталация се използва за задвижване на витлото през скоростната кутия. В тази инсталация, вместо една, има 2 турбини. Един от тях управлява компресор, а вторият - винт. За разлика от класическите турбо-струи, винтовите инсталации са по-икономични. Но те не позволяват на самолетите да достигат високи скорости. Те се инсталират на нискоскоростни самолети. TRDs позволяват много по-висока скорост по време на полета.

турбовитлови  двигатели са комбинирани инсталации, комбиниращи елементи от турбореактивни и турбореактивни двигатели. Те се различават от класическите големи вентилаторни лопатки. Както вентилаторът, така и винтът функционират при дозвукови скорости. Скоростта на движение на въздуха намалява поради наличието на специален обтекател, в който е поставен вентилаторът. Тези двигатели консумират гориво по-икономично от класическите. В допълнение, те се характеризират с по-висока ефективност. Най-често те се монтират на лайнери и самолети с голям капацитет.

Размер на въздухоплавателния двигател по отношение на човешкия растеж

функционалност за  Системите за реактивно задвижване не включват използването на движещи се части. Въздухът се извлича естествено вследствие на обтекателя, монтиран на входа. След пристигането на въздуха, двигателят работи по същия начин като класическия.

Някои самолети летят на турбовитлови двигатели, устройството което е много по-лесно от устройството TRD. Ето защо, много хора имат въпрос: защо да използваме по-сложни инсталации, ако можете да ограничите до един винт? Отговорът е прост: турбовентилаторните двигатели са по-добри от винтовите двигатели в сила. Те са десет пъти по-мощни. Съответно, TRD дава много повече апетити. Това дава възможност да летят големи самолети във въздуха и да летят с висока скорост.

Ан-8 транспортни самолети с двигатели AI-20.

Днес продължаваме да говорим по-подробно за видовете авиационни двигатели. Дневният ред е следващият тип - турбовитлов  (НРТ).
  Кой чете моята статия, той със сигурност знае, че турбовитлото е нещо като газова турбина.

Газотурбинен двигател - това и, както при всеки топлинен двигател, има разширително устройство, което е турбина. Е, турбината е необходима преди всичко да се върти на компресора, и второ, да управлява различни допълнителни единици, т.е. полезния товар. Това може да бъде например електрически генератор, витло в корабна инсталация, а в случай на авиация - въздушно витло или спомагателен енергиен агрегат ().

Оказва се, че турбината може да бъде разделена на две части: турбина на компресора и турбина на полезния товар. Последното също се нарича безплатна турбина, Често на практика те правят това под формата на две единици. Ако свободната турбина бъде премахната, неизползваната част от енергията на газовия поток ще остане (т.нар свободна енергия), които след това в дюзата на двигателя могат да бъдат преобразувани в кинетична енергия, и ние получаваме тягата на двигателя поради реакцията на струята. Вероятно вече сте разбрали :-) че в този случай ще имаме.

Възможна е обаче и междинна версия. Това означава, че част от свободната енергия (голяма) може да се използва за полезния товар, а останалата част (по-малка) да работи в дюзата, т.е. да се получи реактивна тяга. Това е на основата на този принцип. турбовитлов, Полезен товар за него е гореспоменатият винт. Справедливо е да се каже, че реактивната тяга играе малка роля за театрите. Неговият дял обикновено е не повече от 15% (в модерните театри и дори по-малко).

Основното устройство на турбовитловият двигател.

Така че класическият TVD е много подобен в конструкцията на конвенционалния турбореактивен двигател. Той има компресор, горивна камера, турбина и дюза. Но добави още една важна единица. Факт е, че скоростта на ротора на всеки газотурбинен двигател е много висока (до 30 000 об / мин), а витлото не може да работи при такива обороти. Ето защо, между ротора на двигателя и винта определени скоростна кутия, намаляване на скоростта. Редукторите са с различен дизайн, но функциите им са еднакви.

Анимация, показваща принципа на театралната операция.

Както всичко в този свят турбовитлов има предимства и недостатъци. Това е следствие от факта, че той съчетава качествата на буталото и TRD. Той, като газови турбинен двигател (роднина на самолета :-)) е представител на същото семейство двигатели, които по едно време се отказаха от своята позиция (за това). Затова театърът е много по-лек от буталото със същата сила. Това е много добро, защото масата е най-важният показател за авиацията. Всички тежки, както знаем, лети без много лов :-).

В същото време, в сравнение с турбореактивния двигател, турбовитло е много по-икономично. Факт е, че от буталния турбовитлов двигател е взета витло. Този уред, особено в съвременните разработки, има доста висока ефективност, до 86%, което определя ефективността на целия двигател.

Въпреки това, скоростите на винта не са налични. не позволява на самолетите с винтове да летят със скорост над 750 км / ч (единственият самолет, на който нашият бомбардировач на ТУ-95 достига скорост от 920 км / ч). В допълнение, модерните витла са доста шумни, което не е одобрено от стандартите на Международната организация за гражданска авиация (ICAO).
  Така се оказва турбовитлов  използва се главно там, където няма нужда от високи скорости или икономиката е важна. Най-често това е гражданска авиация на близко и средно разстояние, както и транспортна авиация. Но, честно казано, оттам TVD често се подменя от съвременните икономически. двойни турбореактивни двигатели.

Turboprop AI-20.

Тя вече е служила достатъчно на хората и винаги се отличава с висока икономичност и висока надеждност. Добре известно е например ветеранът AI-20 на двигателя (и неговите модификации, началото на освобождаването от 1957 г.)). Той е инсталиран на почетния пътнически самолет IL-18, както и на транспортни самолети тип AN-8, AN-12, AN-32, на морски BE-12 и военноморски IL-38. Този двигател все още работи на места и се отличава с много висока надеждност. Няма такъв двигател като ресурс на AI-20 (40 000 часа полетни операции!).

Анти-подводни самолети BE-12 с двигатели AI-20.

Пътнически ветеран IL-18 с двигатели AI-20.

И, разбира се, отпишете турбовитлов  още рано. Дизайнерите, съблазнени от високата му ефективност, непрекъснато работят за подобряване на съществуващите проекти и създаване на нови. Разработват се нови типове винтове, по-специално свръхзвукови (с променлива, но успешна :-)).

Турбопрофилен двигател D-27.

Пример за това е сравнително скорошният двигател D-27, разработен в Запорожкото машиностроително бюро Прогрес, наречено на името на академик А. Г. Ивченко. На мястото, където някога е бил създаден AI-20. D-27 изглежда много подобен на турбовитлов, но всъщност това е качествен скок напред. Той дори е променил името си. Проектиран за пътнически и транспортни самолети, за които скоростта е също толкова важна, колкото и ефективността. Такъв, например, като нов транспортер Ан-70. По оста на свободната турбина D-27 (ясно през скоростната кутия :-)) има две винт вентилаторвъртящи се в различни посоки. Този двигател няма аналози и в момента е единственият работещ двигател от този тип в света.

Ан-70 транспортни самолети с двигатели Д-27.

Напредъкът не може да бъде спрян :-), така че е доста вероятно да видим нови типове самолети с витков винт и мек рев на турбовитлови двигатели.

В заключение ви предлагам да гледате два клипа. Първият кладенец показва принципа на действие на театъра. Обяснителни надписи на английски, но мисля, че не е трудно да се разбере. За онези, които изобщо не са англичани :-) ще обясня, че скоростната кутия е скоростна кутия, а дюзата е дюза, входът е вход, горивната камера е горивна камера. Второто видео е анимация на работата на друг прогресивен и много интересен турбовитлов двигател Pratt Whitney PT6A. Моля, обърнете внимание, че посоката на движение на газовете по пътя на двигателя е организирана "назад"

Снимките могат да се кликат.