Одним из наиболее важных компонентов турбодвигателя является камера сгорания, расположенная за компрессором. Структурно камеры сгорания бывают трубчатыми (Рисунок 103), кольцевыми (Рисунок 104) и трубчато-аннулярными (Рисунок 105).
Как работают турбореактивные двигатели? Какие бывают ТРД?
Турбореактивный двигатель (иногда мы будем сокращенно называть его ТРД) — сколько величия в этом названии, мы сразу вспоминаем о самолетах, ракетах, космических путешествиях. Несомненно, научно-технический прогресс, вызванный изобретением реактивного двигателя, сыграл очень важную роль в развитии транспорта, и не только авиационного. Такие двигатели, как газотурбинные, из-за турбинного привода эксплуатируются и на железнодорожной ветке рядом с нашими воротами, и РЖД считает их достаточно перспективными, но только в рамках «штучной» эксплуатации. Морской транспорт тоже не уступает, по всему миру есть всевозможные автономные суда с газотурбинными установками, которые могут развивать безумное ускорение, и, конечно, самолеты, такие как ржавый «Каспийский монстр», тоже используют газовые турбины для приведения в движение.
В этом материале мы не будем углубляться в типы тройных перегородок, а также упоминать имена дизайнеров и первопроходцев. Особенностью раздела является попытка простым языком объяснить, как работают сложные технические устройства в области транспорта. Мы также поговорим о различных типах турбинных двигателей и о том, как они работают. Но мы начинаем со спины: Как турбинные двигатели приводят в движение самолеты и планеры и что послужило толчком к развитию турбинных двигателей?
Как турбореактивные двигатели перемещают летательные аппараты и экранопланы
Представьте, что вы сидите посреди большой пустой комнаты в кресле на колесиках, но вы не можете достать ногами до пола, а вокруг нет предметов, которые могли бы вас оттолкнуть, поэтому вам нужно как-то двигаться к выходу. Эта задача совершенно невыполнима, если у вас нет с собой никаких предметов, включая одежду. Но если у вас с собой есть что-то, обладающее массой, вы можете со всей силы бросить это в сторону, противоположную выходу. Удивительно, но кресло будет двигаться к выходу, и если у вас случайно есть пара гирь или гиря в кармане, то поездка не будет представлять особой проблемы.
Основной принцип здесь таков: Если вы бросаете предмет в сторону, то на вас действует точно такая же сила, как и на предмет, только в противоположном направлении. Если мы хотим бросить волейбольный мяч и разгоняем его рукой, наша рука ощущает удар — это сила, действующая в направлении, противоположном полету мяча. Поскольку мяч намного легче человека, при приложении силы ему приходится преодолевать большое расстояние. Однако если такую же силу удара приложить к мячу для удара по гире, которая всего в четыре раза легче человека, сила удара приведет к перелому костей.
Затем, когда человечество получило доступ к мощным поршневым двигателям, родилась идея создания летающих машин, известных сегодня как аэропланы. На валу поршневого двигателя внутреннего сгорания был установлен пропеллер с лопастями, которые выбрасывали большой объем воздуха в направлении, противоположном полету. Однако, поскольку скорость полета двигателя внутреннего сгорания с приводом от пропеллера была очень ограничена, а растущая индустриализация требовала все более высоких скоростей, в дело вступила газовая турбина.
Движение самолета с турбиной обусловлено тем, что двигатель выбрасывает смесь газов с высокой скоростью и большим объемом против направления движения самолета. Все просто. Воздух — это смесь газов, и каждый газ в смеси имеет массу, плотность, объем и температуру. Сила реакции, создаваемая двигателем, зависит от скорости газовой струи и ее массы (или объема для данной плотности). Чем больше один из множителей, тем больше сила отталкивания струи в противоположном направлении.
Принцип действия турбореактивного двигателя
Академическая концепция турбореактивного двигателя заключается в следующем: Турбореактивный двигатель — это газотурбинный двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газов, вытекающих из сопла.
Поясним несколько моментов: газотурбинный двигатель является основой любого турбинного двигателя, и если мы более подробно рассмотрим типы турбинных двигателей, этот факт становится легко понять. Химическая энергия — это выделение большого количества тепла в результате сгорания топлива в присутствии кислорода. Что касается сопла, то струя газа не всегда имеет максимальную кинетическую энергию на выходе, и позже мы обсудим почему.
Основным принципом работы любой газовой турбины является тепловое расширение воздуха в результате сгорания топлива и образование струи — быстро движущегося потока газа.
Как это работает
Турбина представляет собой колесо с лопастями (своего рода крыло), направленными на поток газа под определенным углом. Поэтому чем быстрее движется поток, тем больше сила, действующая на лопасти, заставляя их вращать турбинное колесо. Следует отметить, что верно и обратное: если турбинное колесо не вращается из-за струйного потока, то лопасти, подобно вентилятору, начинают приводить в движение воздушный поток. Кстати, лопасти самолета, мельницы или ветряка работают по тому же принципу, что и колесо турбины, за исключением того, что в последнем случае давление, температура и скорость потока намного выше.
Обратите внимание на иллюстрацию классического турбинного двигателя, т.е. газовой турбины. Мы видим общий вал, на котором расположены кольца (колеса) с лопатками (все их также можно назвать турбинными кольцами (колесами), так как они ничем не отличаются). Слева показана «холодная», а справа — «горячая» часть турбины. Давайте рассмотрим, как работает этот двигатель слева направо, начиная с самого начала:
- Изначально окружающий воздух через воздухозаборник контактирует с компрессором низкого давления. Специальный турбостартер (в случае больших двигателей) за счет создания высокого давления воздуха, подаваемого на лопатки одного из турбинных колец, раскручивает вал турбины, приводя в движение компрессор низкого и высокого давления, а также турбинные колеса.
- Лопатки компрессора низкого давления начинают «проталкивать» воздушный поток к лопаткам компрессора более высокого давления, которое в свою очередь перемещает воздух к следующему компрессору, и с каждым последующим переходом давление воздуха продолжает расти, а также растет и скорость потока. Проходя через лопатки последнего компрессора поток оказывается в просторной камере сгорания, в которой расположены топливные форсунки и свечи для поджига топлива, словно в автомобиле, только гораздо мощнее.
- Как только давление и скорость потока воздуха достигнут необходимых показателей, через форсунки начинает подаваться жидкий керосин, либо любой горючий газ, а свечи зажигания дают искру. После воспламенения топлива в камере сгорания резко возрастает давление, так как весь объем газовой смеси (включая воздушную смесь), вынужден увеличиться в несколько сотен раз за счет температурного расширения. В этот момент турбостартер (или электростартер), раскручивающий вал турбины, отключается.
- Весь горячий газ из камеры сгорания под огромным давлением и скоростью встречает на своем пути главную часть двигателя — турбинные колеса, которые вращают вал всей турбины (либо напрямую, либо через редуктор). За счет того, что турбинные колеса изначально вращаются гораздо медленнее, не соответствуя скорости только что разогретого в камере сгорания газа, поток начинает раскручивать турбину, теряя при этом часть кинетической энергии. Таким образом турбина работает самостоятельно, без участия стартера.
- Пройдя последнее турбинное колесо поток газа вырывается наружу через специально созданное сужение, называемое соплом. За счет сужения скорость потока газа увеличивается еще немного, что создаст большую реактивную силу.
Устройство
Первый контур содержит компрессор высокого и низкого давления, камеру сгорания, турбину высокого и низкого давления и сопло. Второй контур состоит из направляющих лопаток и сопла. Эта конструкция является базовой, но возможны некоторые вариации, например, потоки внутреннего и внешнего контуров могут смешиваться и выходить через общее сопло, или двигатель может быть оснащен форсажной камерой.
Теперь краткое введение в отдельные компоненты турбовентиляторного двигателя. Компрессор высокого давления (КВД) — это вал, к которому крепятся подвижные и неподвижные лопатки, образующие ступень. Вращающиеся лопасти захватывают воздушный поток, сжимают его и направляют в корпус. Воздух отскакивает от неподвижных лопаток, замедляется и сжимается дальше, увеличивая давление и придавая ему осевой вектор движения. Таких ступеней в компрессоре много, и степень сжатия двигателя напрямую зависит от их количества. Компрессор низкого давления (КНД), который находится выше по потоку от КВД, имеет такую же конструкцию. Разница между ними заключается только в размерах: Лопатки НРС имеют больший диаметр, охватывающий площадь поперечного сечения как первичного, так и вторичного контуров, и меньшее количество ступеней (от 1 до 5).
В камере сгорания сжатый и нагретый воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунки, и полученное топливо воспламеняется и сгорает, выделяя газы с большим количеством энергии. Камера сгорания может быть простой, круглой или состоять из нескольких трубок.
По своей конструкции турбина похожа на осевой компрессор: те же неподвижные и подвижные лопатки на валу, только в обратном порядке. Расширенные газы сначала попадают на неподвижные лопатки, которые направляют их движение, а затем на подвижные лопатки, которые вращают вал турбины. В турбовентиляторном двигателе есть две турбины, одна для компрессора высокого давления и одна для компрессора низкого давления. Они работают независимо друг от друга и не связаны механически. Приводной вал LDC обычно расположен внутри приводного вала HPC.
Сопло представляет собой коническую трубу, через которую выхлопные газы выходят наружу в виде струи. Обычно каждый контур имеет свое собственное сопло, но также возможно, чтобы выходящие струи попадали в общую смесительную камеру.
Внешний или вторичный контур представляет собой полую кольцевую структуру с направляющим устройством, через которое проходит воздух, ранее сжатый компрессором низкого давления, минуя камеру сгорания и турбины. Этот воздушный поток, сталкиваясь с неподвижными лопатками направляющего устройства, направляется и движется к соплу, создавая дополнительную тягу только за счет сжатия LPC, без сжигания топлива.
Дожигатель представляет собой трубу, расположенную между турбиной низкого давления и соплом. Он оснащен турбокомпрессорами и инжекторами со встроенными зажигательными устройствами. Дожигатель обеспечивает возможность создания дополнительной тяги за счет сжигания топлива на выходе из турбины, а не в камере сгорания. После прохождения через ПВД и ТВД отработавшие газы имеют высокую температуру и давление, а также значительное количество несгоревшего кислорода из вторичного контура. Через установленные в камере форсунки подается топливо, которое смешивается с газами и воспламеняется. Это иногда удваивает тягу на выходе, но также увеличивает расход топлива. Самолеты FRE, оснащенные форсажной камерой, легко узнать по пламени, которое вырывается из сопла во время полета или взлета.
Принцип работы
Принцип работы заключается в следующем. Частично сжатый воздушный поток, захваченный вентилятором, направляется в двух направлениях: в первом контуре к компрессору, а во втором — к неподвижным лопастям. В этом случае вентилятор играет роль компрессора низкого давления, а не пропеллера, создавая тягу за счет увеличения количества воздуха, проходящего через двигатель. В первом контуре поток сжимается и нагревается, проходя через компрессор высокого давления в камеру сгорания. Там он смешивается с впрыснутым топливом и воспламеняется, образуя газы с большим запасом энергии. Расширяющиеся горячие газы поступают в турбину высокого давления и вращают ее лопатки. Эта турбина приводит в действие компрессор высокого давления, который соединен с ней на одном валу. Затем газы вращают турбину низкого давления, которая приводит в движение вентилятор, после чего попадают в сопло и вылетают наружу, создавая реактивную тягу.
В то же время во втором контуре поток воздуха, всасываемый и сжимаемый вентилятором, ударяется о неподвижные лопасти, которые выпрямляют его направление движения, так что он движется в осевом направлении. В результате воздух во втором контуре дополнительно сжимается и выходит наружу, создавая дополнительную тягу. На тягу также влияет сгорание кислорода в воздухе вторичного контура в форсажной камере.
Применение
Диапазон применения двухконтурных турбореактивных двигателей очень широк. Главный недостаток реактивных двигателей — их неэффективность — был частично преодолен, поэтому большинство гражданских и почти все военные самолеты сегодня оснащены турбовентиляторными двигателями. В военных самолетах, где важны компактность, мощность и вес, используются небольшие двухтурбинные двигатели (k<1) и форсажными камерами. На пассажирских и грузовых самолетах устанавливаются ТРДД со степенью двухконтурности к>2, что позволяет сэкономить большое количество топлива и снизить стоимость полета на дозвуковых скоростях.
Низкокачественные двухтактные турбодвигатели в военных самолетах.
СУ-35 с установленными 2 двигателями АЛ-41Ф1С.
Преимущества и недостатки
Двухконтурные турбодвигатели имеют большое преимущество перед турбовентиляторными двигателями в том, что они значительно снижают расход топлива без потери производительности. Однако их конструкция сложнее, а вес намного больше. Понятно, что чем больше величина двойного контура, тем экономичнее двигатель, но эту величину можно увеличить только одним способом — увеличив диаметр второго контура, пропуская через него больше воздуха. Это самый большой недостаток турбовентилятора. Достаточно взглянуть на некоторые турбовентиляторы, устанавливаемые на большие гражданские самолеты, чтобы понять, насколько тяжела общая конструкция. Диаметр вторичного контура может составлять несколько метров, и он меньше первичного контура для экономии материала и снижения веса. Еще одним недостатком больших конструкций является большое сопротивление воздуха в полете, что в некоторой степени снижает скорость полета. Использование турбореактивных двигателей для экономии топлива оправдано на дозвуковых скоростях; при превышении звукового барьера тяга сопел второго контура становится неэффективной.
Различные конструкции и использование дополнительных конструктивных элементов позволяют в каждом конкретном случае выбрать подходящий вариант турбовентиляторного двигателя. Когда важна экономичность, устанавливаются турбовентиляторные двигатели большого диаметра с высокой степенью двухконтурности. Когда требуется компактный и мощный двигатель, используются обычные турбовентиляторные двигатели с форсажной камерой или без нее. Главное здесь — найти компромисс и понять, какие приоритеты должны быть установлены для конкретной модели. Военные истребители и бомбардировщики не могут быть оснащены двигателями трехметрового диаметра, да им это и не нужно, поскольку в их случае речь идет не столько об экономичности, сколько о скорости и маневренности. Опять же, форсажные двигатели в основном используются для увеличения тяги на сверхзвуковых скоростях или для взлета. А для гражданской авиации, где сами самолеты имеют большие размеры, приемлемы большие и тяжелые двигатели с высокой степенью двухконтурности.
Привет студент
Реактивные двигатели делятся на компрессорные и бескомпрессорные в зависимости от способа предварительного сжатия воздуха перед поступлением в камеру сгорания. В бескомпрессорных газовых турбинах используется скорость потока воздуха. В компрессорном двигателе воздух сжимается компрессором. Компрессорно-воздушная газовая турбина — это турбинный двигатель (TRE). В эту группу, известную как смешанные или комбинированные двигатели, также входят турбореактивные двигатели (TVJ) и двухконтурные турбореактивные двигатели (TCJ). Однако конструкция и принцип работы этих двигателей во многом схожи с конструкцией и принципом работы турбореактивных двигателей. Все эти типы двигателей часто объединяют под обозначением газотурбинных двигателей (ГТД). В газотурбинных двигателях в качестве топлива используется парафин.
Схемы проектирования. Турбинный двигатель (рис. 100) состоит из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины и выходного устройства.
Впускное устройство предназначено для подачи воздуха к компрессору двигателя. В зависимости от расположения двигателя в самолете, он может быть интегрирован в конструкцию самолета или в конструкцию двигателя. Всасывающее устройство повышает давление воздуха перед компрессором.
Дальнейшее повышение давления воздуха наблюдается в компрессоре. Центробежные компрессоры (Рисунок 101) и осевые компрессоры (см. Рисунок 100) используются в турбинных двигателях.
В осевом компрессоре лопасти воздействуют на воздух при вращении ротора, закручивая его и двигая вдоль вала к выходу компрессора.
Вращающееся рабочее колесо в центробежном компрессоре заставляет воздух захватываться лопастями и двигаться к окружности компрессора под действием центробежных сил. Наиболее распространенным применением в современной авиации являются осевые компрессорные двигатели.
Осевой компрессор состоит из ротора (вращающейся части) и статора (неподвижной части), к которым прикреплено впускное устройство. Иногда впускные устройства оснащаются защитными сетками, чтобы предотвратить попадание инородных тел в компрессор и повреждение лопастей.
Ротор компрессора состоит из нескольких рядов профилированных лопаток, расположенных по кругу и чередующихся вдоль оси вращения. Роторы делятся на барабанные (рис. 102, а), дисковые (рис. 102, б) и барабанно-дисковые (рис. 102, в).
Статор компрессора состоит из кольцевого набора профилированных лопаток, установленных в кожухе. Набор неподвижных лезвий, называемых выпрямителем, вместе с набором рабочих лезвий называется компрессорной ступенью.
В современных авиационных турбинах используются многоступенчатые компрессоры, которые повышают эффективность сжатия воздуха. Ступени компрессора подобраны таким образом, чтобы воздух на выходе из одной ступени равномерно обтекал лопасти следующей ступени.
Выпрямитель обеспечивает направление воздуха на следующую ступень. Перегородка перед компрессором служит той же цели. Некоторые конструкции двигателей могут не иметь направляющих лопаток.
Турбовинтовые двигатели
Проектирование и эксплуатация. В современных самолетах,
мощность и дальность полета, современным самолетам требуются двигатели, способные обеспечить необходимую тягу при минимальном удельном весе. Этим требованиям отвечают турбодвигатели. Однако они неэкономичны при низких скоростях воздуха по сравнению с системами с приводом от пропеллера. По этой причине для некоторых типов самолетов, предназначенных для относительно медленных дальних полетов, необходимы двигатели, сочетающие преимущества ТРДЖ с преимуществами винтовых систем при низких скоростях полета. К таким двигателям относятся турбовинтовые двигатели (TPA).
Турбореактивный двигатель — это газотурбинный авиационный двигатель, в котором турбина развивает большую мощность, чем требуется для вращения компрессора, и эта избыточная мощность используется для вращения пропеллера. На рисунке 109 показана принципиальная схема газотурбинного двигателя.
Как видно из схемы, турбинный двигатель состоит из тех же узлов и агрегатов, что и турбинный двигатель. Однако, в отличие от турбовинтового двигателя, турбовинтовой двигатель дополнительно оснащен пропеллером и коробкой передач. Для достижения максимальной мощности двигателя турбина должна развивать высокую скорость вращения (до 20000 об/мин). Если пропеллер вращается с той же скоростью, то его производительность очень низкая, так как максимальная мощность пропеллера достигает 750-1 500 об/мин в расчетных ситуациях полета.
Чтобы уменьшить скорость вращения пропеллера по сравнению со скоростью вращения газовой турбины, в турбинном двигателе устанавливается редуктор. В высокопроизводительных двигателях иногда используются два пропеллера, вращающиеся в противоположных направлениях, и работа обоих пропеллеров обеспечивается коробкой передач.
В некоторых турбинных двигателях компрессор приводится в движение одной турбиной, а пропеллер — другой. Это создает благоприятные условия для настройки двигателя.
Тяга в турбинном двигателе создается в основном пропеллером (до 90 %) и лишь в незначительной степени реакцией газовой турбины.
Многоступенчатые турбины (с 2-6 ступенями) используются в турбинных двигателях, потому что в турбине турбинного двигателя должны быть большие потери тепла, чем в турбине вертолетного двигателя. Кроме того, использование многоступенчатой турбины позволяет снизить частоту вращения, а значит, габариты и вес редуктора.
Назначение основных компонентов турбовентиляторного двигателя ничем не отличается от назначения турбовентиляторного двигателя. Впрыск топлива также похож на впрыск топлива в турбовентиляторном двигателе. Как и в турбовентиляторном двигателе, воздушный поток, предварительно сжатый на входе, проходит основное сжатие в компрессоре, а затем попадает в камеру сгорания, в которую одновременно впрыскивается топливо через форсунки. Газы, образующиеся при сгорании воздушно-топливной смеси, обладают высокой потенциальной энергией. Они поступают в газовую турбину, где почти полностью расширяются и производят работу, которая затем передается на компрессор, гребной винт и приводные механизмы. За турбиной находится давление газа, почти равное атмосферному.
В современных двигателях с турбонаддувом тяга, возникающая только в результате реакции газовой турбины при выходе из двигателя, составляет 10-20 % от общей тяги.
Двухконтурные турбореактивные двигатели
Стремление повысить эффективность тяги турбовентиляторных двигателей на высоких дозвуковых скоростях полета привело к разработке двухконтурных турбовентиляторных двигателей (DTRD).
В отличие от обычной формы турбины, газовая турбина PDE приводит в действие (помимо компрессора и ряда вспомогательных силовых установок) компрессор низкого давления, также известный как вентилятор вторичного контура. Вторичный вентилятор также может приводиться в действие отдельной турбиной, расположенной ниже по потоку от турбины компрессора. Простейшая блок-схема PWRD показана на рисунке 110.
Первый (внутренний) контур ВВЭР такой же, как и у обычного ВВЭР, а второй (внешний) контур представляет собой кольцевой канал, в котором установлен вентилятор. Поэтому двухконтурные турбореактивные двигатели иногда называют турбовентиляторными.
RTD работает следующим образом. Поток воздуха, поступающий в двигатель, попадает в воздухозаборник, часть воздуха проходит через компрессор высокого давления первого контура, а другая часть воздуха проходит через лопасти вентилятора (компрессор низкого давления) второго контура. Поскольку компоновка первого контура представляет собой обычную компоновку EPD, последовательность работы в этом контуре аналогична последовательности работы EPD. Действие вентилятора второго контура похоже на действие многолопастного пропеллера, вращающегося в кольцевом канале.
PDE также можно использовать в сверхзвуковых самолетах, но в этом случае необходимо сжигать топливо во втором контуре для увеличения тяги. Для быстрого увеличения тяги PDE иногда сжигают дополнительное топливо либо в воздушном потоке второго контура, либо за турбиной первого контура.
Если во втором контуре сжигается дополнительное топливо, площадь его сопла должна быть увеличена, чтобы условия работы обоих контуров оставались неизменными. Если это условие не выполняется, поток воздуха через вентилятор второго контура уменьшается из-за повышения температуры газа между вентилятором и выходным соплом второго контура. Это приводит к снижению мощности, необходимой для вращения вентилятора. Для поддержания одинаковой скорости двигателя температура газа перед турбиной в первом контуре должна быть снижена, что приводит к снижению тяги в первом контуре. Увеличение общей тяги является недостаточным, и в некоторых случаях общая тяга форсированного двигателя может быть меньше, чем у обычного PDE. Кроме того, усиление тяги связано с высоким удельным расходом топлива. Все эти факторы ограничивают применение данного метода для увеличения тяги. Однако для достижения сверхзвуковых скоростей полета можно широко использовать бустеры тяги.
Использованная литература: «Основы авиации» Г.А. Никитин, Е.А. Баканов.
Код доступа к файлу: privetstudent.com
Чем отличается двухконтурный ТРД
В 1950-х годах, когда турбореактивные двигатели начали использоваться в авиации, возник вопрос о «лошадиных силах», то есть о том, как уменьшить расход топлива при сохранении мощности. После этого Архип Люлька смог вернуться к своему проекту 1941 года — двухконтурному турбореактивному двигателю.
Проектировщик предложил добавить к агрегату еще один воздушный контур. Это позволит разделить воздух, поступающий в двигатель, на два потока. Один поток поступает во внутренний контур, как и в более ранних двигателях. Другой поток воздуха проходит через внешний контур, минует нагреватель и вдувается прямо в сопло вместе с горячими газами, создавая дополнительную тягу.
Таким образом, можно экономить топливо, поддерживая нужную скорость. На дозвуковых скоростях турбинный двигатель обеспечивает экономичность, а при необходимости самолет может разогнаться до сверхзвуковых скоростей. Большинство турбинных двигателей в мире сегодня работают по этой схеме.
Двигатель АЛ-31Ф М2. Фото: wikimedia.org
Важным параметром в турбинных двигателях является степень двухконтурности, т.е. соотношение объемов газа, проходящего через внешний и внутренний контуры. Чем выше соотношение, тем менее «прожорлив» двигатель. В военных самолетах, где расход топлива не так важен, как высокая тяга, используются малообъемные двигатели. С другой стороны, пассажирские самолеты получают основную тягу от внешнего контура, поэтому они более экономичны, что сказывается на стоимости полета.
Архип Люлька не дожил до завершения государственных испытаний своего изобретения в 1985 году, но он наверстал упущенное при массовом внедрении. Производство первого советского турбореактивного двигателя, названного АЛ-31Ф по имени его изобретателя, началось в 1981 г. Этот двухконтурный турбореактивный двигатель стал основой для целого семейства двигателей для военной авиации. Проектное бюро A. Люлька — филиал ПАО «ОДК-УМПО» — продолжает модернизировать АЛ-31 — потенциал его развития еще не исчерпан.
События, связанные с этим
Музеи Ростеха: прошлое, настоящее и будущее отрасли
Как это работает. Газоперекачивающая станция
Турбореактивный двигатель
Необходимо проверить точность фактов и достоверность информации в этой статье. На странице обсуждения должно быть объяснение.
Рабочая система THD: 1. воздухозаборник 2. компрессор низкого давления 3. компрессор высокого давления 4. камера сгорания 5. расширение рабочего тела в турбине и сопле 6. горячая зона 7. турбина 8. зона впуска первичного воздуха в камеру сгорания 9. холодная зона 10. впускное устройство
Турбореактивный двигатель — это газотурбинный двигатель (ГТД), в котором сжатие рабочего тела на входе в горелку и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается совместным действием встречного потока воздуха и компрессора, расположенного в зоне ТРД непосредственно вниз по потоку от впускного устройства перед горелкой. Компрессор приводится в действие турбиной, установленной на том же валу, что и компрессор, и работающей от того же рабочего тела, которое нагревается в камере сгорания и из которого формируется струя. В приточной установке увеличение статического давления воздуха происходит за счет замедления воздушного потока. В компрессоре общее давление воздуха увеличивается за счет механической работы, выполняемой компрессором. Тепло подается в камеру сгорания. Часть энергии рабочего тела рассеивается турбиной. В сопле формируется струя.
Основные характеристики турбовентиляторов следующие.
1. тяга, создаваемая двигателем.
2. удельный расход топлива. (Масса топлива, потребляемая в единицу времени для создания одной единицы тяги/мощности).
3. потребление воздуха. (Масса воздуха, проходящего через каждый компонент двигателя в единицу времени).
4. скорость увеличения полного давления в компрессоре.
5. температура газа на выходе из камеры сгорания.
6. вес и размеры.
Скорость увеличения общего давления компрессора является одним из наиболее важных параметров турбовентиляторов, так как от него зависит фактическая производительность двигателя. Если в первых примерах FRE (Jumo-004) этот параметр составлял 3, то в современных компрессорах (General Electric GE90) он достигает 40. Для повышения газодинамической стабильности компрессоров, компрессоры проектируются с двумя шкалами. Каждый из каскадов работает на своей скорости и приводится в движение собственной турбиной. Вал первого компрессора (низкого давления), который приводится в движение последней турбиной (более низкая скорость), проходит через полый вал второго компрессора (высокого давления). Моторные спринклеры также называют роторами низкого и высокого давления.
Двигатели J85 производятся компанией General Electric. Между 8 ступенями компрессора и 2 ступенями турбины находится кольцевая камера сгорания.
Камера сгорания большинства двигателей кольцевая, и вал турбины-компрессора движется в кольцевом пространстве камеры. Когда воздух поступает в камеру сгорания, он разделяется на 3 потока.
Первичный воздух — поступает в камеру сгорания через торцевые отверстия, замедляется перед форсунками и непосредственно участвует в образовании топливно-воздушной смеси. Он принимает непосредственное участие в горении. Состав топливно-воздушной смеси в зоне сгорания двигателя высокого давления является практически стехиометрическим.
Вторичный воздух поступает через боковые отверстия в центральной части стенок камеры сгорания и служит для их охлаждения, создавая воздушный поток с гораздо более низкой температурой, чем в зоне горения.
Третичный воздух — поступает через специальные воздушные каналы в зоне выхода стенок камеры сгорания и служит для выравнивания температурного поля рабочего тела перед турбиной.
Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает в турбину, расширяется, приводит ее в движение и после расширения в сопле и выхода из него отдает часть своей энергии на создание реактивной тяги.
Турбовентилятор ВК-1 конструкторского бюро Климова с редко используемым центробежным компрессором и трубчатой камерой сгорания. Использовался на МиГ-15, МиГ-17.
Область применения
ТРД активно разрабатывались в качестве двигателей для всех типов военных и коммерческих самолетов до 1970-х и 1980-х годов. Сегодня турбореактивные двигатели в значительной степени утратили свое значение в самолетостроении, поскольку их заменили более экономичные сдвоенные турбовентиляторные двигатели (TRE).
- Образцы летательных аппаратов, оборудованных ТРД
- Штурмовик Су-25 УБ с двумя ТРД Р-95Ш.
- Истребитель МиГ-21 бис с ТРД Р-25-300.
- Сверхзвуковой авиалайнер Concorde с четырьмя ТРДФ Rolls-Royce Olympus 593.
- Су-24 фирмы Сухой с форсажными одноконтурными ТРДФ АЛ-21Ф.
Можно сказать, что с 1960-х годов и до сегодняшнего дня отрасль авиационных двигателей находится в эпохе THRD. Различные типы турбореактивных двигателей — наиболее часто используемая категория двигателей в самолетах, от скоростных истребителей и разведывательных самолетов с низкотехнологичными турбореактивными двигателями до огромных коммерческих и военно-транспортных самолетов с высокотехнологичными двухреактивными двигателями.
- ТРДДФсм АЛ-31Ф.
- Самолет Су-27 с двумя ТРДДФсм АЛ-31Ф
- ТРДД с высокой степенью двухконтурности TF-39 (вид сзади)
- Самолет Lockheed C-5 Galaxy с четырьмя ТРДД TF-39
- ТРДДсм F-107
- Крылатая ракета Томагавк с ТРДДсм F-107
- Родомонт
- Качественный и надежный тент от производителя на заказ
- Качественный металлопрокат по адекватным ценам
- Улица Космонавтов (Москва)
- Операция «Сабра и Шатила»
- Третья пятилетка
- ЧСК Пивара
- M19 (киберспортивная организация)
- Платов, Всеволод Николаевич
- Assassin
