Турбовентиляторный реактивный двигатель. Турбовентиляторный двигатель принцип работы.

Турбовентилятор извлекает избыточную энергию из выхлопных газов через турбину. Этот процесс немного замедляет скорость выхлопных газов, но перепускной воздух значительно увеличивает их массу.

Двигатель турбовинтовой: устройство, схема, принцип работы. Производство турбовинтовых двигателей в России

— Тип газотурбинного двигателя, в котором большая часть энергии горячего газа используется для привода пропеллера через редуктор и лишь небольшая часть энергии поступает из источника выхлопных газов реактивного двигателя, не определенного 684 дня. Наличие понижающей передачи необходимо для снижения скорости вершины лопасти до дозвуковой скорости.

Существует два основных типа турбореактивных двигателей: Двухвальные или свободно-турбинные двигатели (наиболее распространенные сегодня) и одновальные двигатели. В первом случае отсутствует механическая связь между газовой турбиной (называемой в этих двигателях газогенератором) и редуктором, и тяга является газодинамической. Воздушный пропеллер не сидит на общем валу с турбиной и компрессором. Двигатель имеет две турбины, одна из которых приводит в движение компрессор, а другая — пропеллер (через понижающий редуктор). Такая конструкция имеет множество преимуществ, включая возможность запуска двигателя самолета на земле без передачи на винт (в этом случае используется тормоз винта, а работающая газовая турбина обеспечивает самолет электроэнергией и воздухом высокого давления для бортовых систем). Во втором случае (как следует из названия) турбина с компрессором и пропеллер находятся на одном валу.

Общая характеристика

Турбинный двигатель относится к категории газовых турбин, которые были разработаны как гибкие преобразователи энергии и широко используются в авиации. Они состоят из теплового двигателя, в котором расширенные газы заставляют турбину вращаться и генерировать крутящий момент, и других узлов, соединенных с валом. Турбинный двигатель оснащен пропеллером.

Читайте также: Как отличить настоящее моторное масло от подделки

Он представляет собой нечто среднее между поршневым и турбинным двигателем. Первоначально поршневые двигатели, состоящие из звездообразных цилиндров с валом внутри, устанавливались в самолетах. Однако, поскольку они были слишком большими и тяжелыми и могли развивать только низкую скорость, их перестали использовать, отдав предпочтение появляющимся турбодвигателям. Однако эти двигатели не были лишены недостатков. Они могли развивать сверхзвуковую скорость, но потребляли много топлива. Поэтому они были слишком дорогими для пассажирских перевозок.

Турбинный двигатель должен был преодолеть этот недостаток. И эта проблема была решена. Конструкция и принцип работы были взяты из механизма турбинного двигателя и поршневого двигателя — пропеллеров. Это позволило совместить небольшие размеры, экономичность и высокую эффективность.

Двигатели были изобретены и изготовлены в Советском Союзе в 1930-х годах, а массовое производство началось два десятилетия спустя. Производственная мощность варьировалась от 1880 до 11000 кВт. Они долгое время использовались в военной и гражданской авиации. Однако они не подходили для сверхзвуковых скоростей. Поэтому от них отказались с появлением такой мощности в военной авиации. Гражданские самолеты, с другой стороны, в основном оснащены ими.

Турбовинтовой двигатель самолета: устройство и принцип работы

Внешне авиационные турбодвигатели очень похожи на поршневые двигатели. Но их сходство только визуальное, так как во всех остальных отношениях они совершенно разные. Этот двигатель имеет совершенно другие характеристики, другой характер и режим работы, и его возможности тоже другие.

HFO — это, по сути, газотурбинный двигатель, который нашел большой спрос в авиастроении. Газотурбинный двигатель был разработан для единственной цели: Он должен был стать гибким преобразователем энергии, что позволяло использовать его в авиации.

ГТД — это тип теплового двигателя. При сгорании топлива выделяются газы, которые заставляют турбину вращаться и генерировать крутящий момент. Также можно прикрепить необходимые приспособления к валу турбины. Воздушный винт стал бы отличным дополнением к турбине.

Турбинный двигатель представляет собой смесь поршневого и турбинного двигателей. Первоначально самолеты оснащались только поршневыми двигателями. Они напоминали цилиндры и были расположены в форме звезды, в центре звезды находился вал, который использовался для вращения винта. Однако из-за ограничений по мощности и скорости было решено прекратить их использование. На смену им пришли реактивные двигатели (ТВД).

Первый двигатель был разработан в СССР, первые успешные испытания были проведены в 1930-х годах, а в серийное производство ТВД поступил 20 лет спустя. Почти сразу же его стали устанавливать в гражданских и военных самолетах. Это улучшило его преимущество в воздухе.

Устройство

А теперь пришло время обратиться к реактивному двигателю, который является просто разновидностью турбовентиляторного двигателя с двухконтурной мощностью больше 2. Как двухконтурный двигатель, турбореактивный двигатель состоит из первого контура, обычного реактивного двигателя, и второго контура. Первый контур включает в себя вентилятор, компрессор высокого давления, горелку, турбину высокого давления, турбину низкого давления и сопло. Второй контур представляет собой кольцо с неподвижными лопастями внутри и соплом.

Компрессор высокого давления (КВД) обычно имеет осевую конструкцию и состоит из нескольких ступеней, каждая из которых состоит из подвижных и неподвижных лопаток, соединенных с валом. Чем больше количество ступеней, тем выше степень сжатия воздуха. Подвижные лопасти расположены спереди, всасывают и сжимают воздушный поток, который затем попадает на неподвижные лопасти, придающие ему осевое направление.

Воздуходувка представляет собой тип компрессора, иногда называемый компрессором низкого давления, и считается одной из ступеней RHA. Обычно это одноступенчатая воздуходувка, которой достаточно для предварительного сжатия воздуха, но в некоторых случаях встречаются также двух- и трехступенчатые воздуходувки.

Камера сгорания может быть круглой или трубчатой. Камера сгорания перфорирована для лучшей вентиляции и охлаждения. Сама камера сгорания оснащена топливными форсунками.

Турбина высокого давления является основой двигателя. По сути, это то же самое, что и компрессор, только с обратным принципом работы: в турбине не турбина воздействует на поток газа, а поток воздействует на турбину, высвобождая часть своей энергии. Его конструкция состоит из неподвижных лопастей, которые выпрямляют поток расширенных газов, и подвижных лопастей, создающих крутящий момент. Как и компрессор, он может иметь несколько ступеней.

Турбина низкого давления — это турбина свободного хода, которая приводит в действие вентилятор. Две турбины не связаны механически и работают независимо друг от друга. Второй вал турбины обычно расположен внутри первого, но есть конструкции и с тремя валами.

Принцип работы

Принцип работы THRD заключается в следующем. Воздушный поток захватывается вентилятором, частично сжимается и 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 и увеличивая количество 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 сжатого воздуха, всасываемый вентилятором, ударяется о неподвижные лопатки, которые выпрямляют его направление движения, так что он движется в осевом направлении. Это еще больше сжимает воздух, который затем поступает в сопло второго контура и выходит из него, создавая дополнительную тягу. Обычно эти два контура не смешиваются, но бывают и исключения.

Преимущества и недостатки турбовентиляторных двигателей

Преимущества

Почему же турбодвигатель так привлекателен? Во-первых, он обеспечивает экономию топлива без потери мощности, что так важно для реактивных двигателей. Он также менее шумный, чем его «родственники». Еще одним преимуществом является упрощенная система обратной тяги. Когда самолет замедляется, используется тяга внешнего контура.

Недостатки

Что касается недостатков, то без них не обошлось. Каждый дополнительный компонент в конструкции двигателя означает дополнительный вес, что очень важно для авиации, а дополнительный малый контур означает довольно значительное увеличение веса двигателя. Другим недостатком является большой размер, что приводит к увеличению сопротивления во время полета. Вентиляторы можно узнать по их характерному внешнему виду: они напоминают бочки с большим поперечным сечением. Большой диаметр этих двигателей обеспечивает высокую степень двухконтурности, причем в некоторых моделях через двигатели проходит до 80% воздушного потока. Для экономии средств и снижения веса второй контур проходит не по всей длине двигателя, а немного короче, так что диффузор первого контура виден из громоздкой «бочки» сзади.

Как работает турбовентилятор?

• Сначала воздух засасывается внутрь двигателя с помощью вентилятора, и воздух разделяется на два различных пути.
• Часть воздуха поступает в активную зону двигателя, где происходит сгорание, а оставшаяся часть воздуха (байпасный воздух) движется по воздуховоду за пределы активной зоны двигателя.
• После всасывания воздух поступает в компрессор низкого давления, который повышает давление воздуха в соответствии с требованиями и направляет его в компрессор высокого давления.
• Когда сжатый воздух поступает в компрессор высокого давления, он дополнительно сжимает воздух до очень высокого давления, а также повышает его температуру.
• Компрессор высокого давления делает температуру воздуха настолько высокой, что когда он соприкасается с топливом в камере сгорания, начинается сам процесс сгорания.
• После сгорания воздушно-топливной смеси сгоревший газ поступает в турбину низкого и высокого давления.
• Попадая в турбину, горячие газы расширяются в ней и ударяются о лопатки турбины. Лопатки турбины извлекают из сгоревшей смеси достаточно энергии, чтобы привести в движение компрессор низкого давления и вентилятор. Оставшаяся энергия сгоревшей смеси направляется к выхлопному соплу.
• Когда выхлопные газы попадают в сопло, сопло преобразует энергию давления в скорость и превращает их в очень высокоскоростные газы.
• Когда высокоскоростные газы выходят из сопла в атмосферу, они создают тягу, которая движет самолет вперед.
• Скорость воздуха, обтекающего вентилятор, немного выше скорости воздуха, выходящего свободно. Этот поток воздуха называется байпасом или воздушным потоком вентилятора.

Турбовентиляторный двигатель был разработан для того, чтобы избежать нежелательных дозвуковых летных характеристик турбовентиляторных двигателей.

Очевидным способом улучшения характеристик турбовентиляторного двигателя является повышение температуры горелки для улучшения КПД Карно и установка более крупного сопла и компрессора. Этот процесс увеличивает тягу, но выхлопные газы выходят из двигателя с большой скоростью, что потребляет дополнительную мощность двигателя.

По этим причинам реактивный двигатель потребляет большое количество топлива. Эти двигатели имеют низкие обороты и низкий КПД. Поэтому ученые разработали турбовентиляторный двигатель, чтобы избежать дополнительного расхода топлива и повысить топливную эффективность.

Типы турбовентиляторных двигателей

1. Низкофорсажный двигатель
2. Средний или форсажный двигатель
3. Высокофорсажный двигатель

1) Турбовентилятор с низким байпасом

Тип двигателя, который использует больше реактивной тяги, чем тяги вентилятора, называется турбовентиляторным двигателем с малым обводом. Турбовентиляторный двигатель с низким байпасом содержит многоступенчатый вентилятор, который создает относительно высокие коэффициенты давления, что приводит к более высоким скоростям выхлопных газов (холодных или смешанных). Поток воздуха от сердечника должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить достаточную энергию для работы вентилятора.

В этом двигателе более высокий цикл перепускного/основного потока может быть достигнут за счет повышения температуры на входе в ротор турбины высокого давления.

Эти типы двигателей имеют высокую топливную эффективность по сравнению с простыми турбинными двигателями. Новейшие истребители в основном оснащены турбовентиляторными двигателями с низким коэффициентом перепуска и форсажными камерами. Это позволяет им эффективно перемещаться, но при этом иметь достаточную тягу для воздушного боя.

Истребитель может двигаться намного быстрее скорости звука, но воздух, поступающий в двигатель, должен двигаться со скоростью меньше скорости звука для достижения максимальной эффективности.

2) Турбовентилятор с дожигателем

Основное назначение форсажных камер — увеличение тяги, которая обычно используется для сверхзвукового полета, боя и взлета.

Дожигатели впрыскивают дополнительное топливо в камеру сгорания в инжекторной трубе за турбиной, чтобы «нагреть» выхлопные газы. Это позволяет значительно увеличить тягу при снижении веса, вместо того чтобы использовать более мощный двигатель. Однако этот двигатель потребляет много топлива, так как используется только в течение короткого времени.

3) Турбовентилятор с высоким байпасом

Двигатель, в котором тяга вентилятора значительно превышает тягу реактивной струи, называется турбодвигателем с высоким байпасом. Для снижения расхода топлива и шумового загрязнения почти все современные пассажирские самолеты и военные самолеты (например, C-17) оснащены турбовентиляторными двигателями с высоким обводом.

Этот тип турбовентиляторного двигателя был разработан на основе турбовентиляторных двигателей с низким проходом, которые использовались в самолетах в 1960-х годах.

Низкий удельный импульс достигается в этом двигателе за счет замены многоступенчатого вентилятора на одноступенчатый. В отличие от некоторых военных двигателей, новейшие коммерческие турбовентиляторы не имеют фиксированной направляющей лопатки в передней части ротора вентилятора. Вентилятор имеет фиксированный масштаб для достижения требуемой чистой тяги.

Ядро двигателя (или газогенератор) должно вырабатывать достаточную мощность для работы вентилятора при требуемом соотношении давления и расхода. Модификации материалов турбины/технологии охлаждения повышают температуру на входе в ротор турбины высокого давления, уменьшая (разгружая) размер активной зоны и (потенциально) улучшая тепловую эффективность активной зоны.

Снижение массового расхода активной зоны увеличивает нагрузку на турбину низкого давления, поэтому для поддержания эффективности турбины низкого давления и снижения средней нагрузки на ступень для этого блока требуются дополнительные ступени. Уменьшение потока в сердечнике также увеличивает коэффициент байпаса.

Компоненты турбовентиляторного двигателя

1. Вентилятор
2. Компрессор
3. Турбина
4. Вал
5. Камера сгорания
6. Форсунка

1) Вентилятор

Вентилятор является самым важным компонентом турбовентиляторов. Эта деталь помогает двигателю создавать тягу.

Вентилятор является первым компонентом турбовентилятора. Вы можете увидеть его на рисунке ниже, также вы найдете этот компонент на передней части самолета.

Лопасти вентилятора обычно изготавливаются из титанового сплава. Они могут всасывать большое количество воздуха в двигатель. Воздух проходит через две части двигателя. Часть воздуха попадает в сердцевину двигателя, где происходит воспламенение. Оставшийся воздух (называемый «байпасным воздухом») проходит через канальный вентилятор на внешней стороне сердцевины двигателя. Этот перепускной воздух создает дополнительное давление наддува, охлаждает двигатель и успокаивает его, удаляя выхлопные газы. В новых реактивных вентиляторах максимальная тяга двигателя создается за счет байпасного воздуха.

2) Компрессор

Основная статья: Компрессор

Компрессор играет важную роль в работе турбовентиляторного двигателя. Основная функция компрессора заключается в повышении давления и температуры воздуха.

В турбовентиляторном двигателе для сжатия воздуха используются два компрессора (компрессор низкого давления и компрессор высокого давления). Это центробежные компрессоры. Центробежный компрессор имеет ряд вращающихся лопастей, которые сжимают и ускоряют воздух. Основными компонентами центробежного компрессора являются рабочее колесо, впуск, диффузор и выпуск. По мере прохождения воздуха через компрессор лопасти рабочего колеса компрессора становятся меньше. Они активируют воздух и сжимают его. Этот процесс повышает давление и температуру в камере сгорания. Компрессор имеет набор неподвижных лопаток или лопаток статора. Эти лопатки статора принимают воздух с высокой скоростью от крыльчатки и преобразуют эту скорость в давление воздуха. Лопатки статора также подготавливают воздух к подаче на следующий набор неподвижных лопаток. Проще говоря, лопатки статора выпрямляют воздушный поток.

3) Камера сгорания

Камера сгорания — это пространство в двигателе, где происходит сгорание топлива. Когда воздух выходит из компрессора и попадает в камеру сгорания, он смешивается с топливом и воспламеняется. Это звучит просто, но на самом деле это очень сложный процесс. Это связано с тем, что горелка должна поддерживать постоянное горение воздушно-топливной смеси, в то время как воздух проходит над горелкой с очень высокой скоростью.

В корпусе двигателя находятся все компоненты горелки, причем диффузор является компонентом, который работает первым. Диффузор замедляет воздух в компрессоре, чтобы он мог легко гореть. Купола и вихри увеличивают турбулентность воздуха и облегчают его смешивание с топливом. Как вы можете себе представить, инжектор впрыскивает топливо, которое смешивается с воздухом и запускает процесс зажигания. Затем происходит собственно сгорание топлива в футеровке. Футеровка имеет несколько воздухозаборников, через которые воздух может поступать из разных частей зоны горения. Последним важным компонентом является зажигалка. Он очень похож на свечи зажигания в автомобилях и поршневые двигатели в самолетах. После того как зажигалка зажгла источник огня, она становится самодостаточной и отключается (хотя обычно ее используют в качестве резервной при плохой погоде или обледенении).

Когда клюет петух?

Интерес к энергосберегающим технологиям для авиационных двигателей не случаен. В 1970-х годах мировая экономика пострадала от энергетического кризиса, вызванного событиями на Ближнем Востоке, что привело к значительному росту цен на нефть и снижению прибыли авиакомпаний. В разработке экономичных двигателей участвовало NASA, предложившее собственный проект вертолетного двигателя, а также вышеупомянутая General Electric и ее конкурент Pratt&Whitney. Компания P&W в сотрудничестве с Allison Engines разработала силовую установку Pratt & Whitney/Allison 578-DX. В нем также использовался саблевидный гребной винт, но привод винта был больше похож на обычный турбореактивный двигатель (вращение передавалось от вала компрессора низкого давления через редуктор, в то время как у GE винты были напрямую соединены с валом компрессора низкого давления и противовращающимся статором того же компрессора). В 1986-1987 годах двигатель GE был испытан в цехах MD-81 и Boeing 727. Компания P&W использовала свой дизайн для того же MD-81.

Однако летные испытания с винтом совпали с резким падением цен на топливо, и экономические соображения отошли на второй план. На первый план вышла проблема шумового загрязнения. Никто не хотел возвращаться к временам авиации с пропеллерами и ужасным шумом, который она производила без веской причины. И NASA завершило программу на жирной ноте. Кран зажужжал два десятилетия спустя, когда цены на нефть взлетели до 180 долларов за баррель в последний год перед кризисом, и примерно в то же время магнаты мировой двигателестроительной промышленности снова заговорили о пропеллерах.

PW 1000G Pure Power. Тип: турбовентилятор с редуктором. Класс двухкомпрессоров: 12. Компрессор LP: 2 или 3 ступени. Компрессор высокого давления: 8 ступеней. Турбина OP: 3 ступени. Турбина высокого давления: 2 ступени.

Битвы за тишину

Компания General Electric закрыла испытательные центры, на которых проводились испытания GE-36. NASA снова приняло участие (предоставив 50% финансирования), и было объявлено, что новый прототип открытого двигателя (на базе GE-36) будет испытан в аэродинамическом туннеле. Французская промышленная группа SAFRAN в лице своего машиностроительного подразделения Snecma участвует в проекте (в частности, в разработке лопастей турбин для биотоплива). GE и SAFRAN уже давно работают вместе в консорциуме CFM. Кстати, также сообщалось, что Snecma сотрудничает с российскими учеными из Центрального института авиационных двигателей (ЦИАМ) имени П.И. Баранова в разработке перспективных двигателей для гражданской авиации.

Корпорация Rolls Royce также объявила о разработке собственной конструкции винтовых двигателей с открытым ротором. Можно было бы с уверенностью говорить о возрождении винтовой авиации, если бы не одно «но»: в последние десятилетия ужесточились требования по защите от шума двигателей гражданских самолетов. Могут ли винтовые двигатели соответствовать этим строгим стандартам? И NASA-GE-SAFRAN, и конкуренты Rolls Royce утверждают, что оптимизация шумовых характеристик новых двигателей является их главным приоритетом. Технические детали этого исследования пока не опубликованы, но общее направление вполне ясно. Шум пропеллера является прямой функцией скорости пропеллера и длины и ширины лопастей пропеллера. Поэтому лезвия должны быть короче и тоньше. Двухповоротный пропеллер с большим количеством саблевидных лопастей может обеспечить достаточную тягу на более низкой скорости, если он особенно эффективен. Использование редуктора предотвращает вращение лопастей на сверхзвуковой скорости, что приводит к значительному снижению шума.

Конечно, было бы неверно утверждать, что гиганты мировой авиации делают ставку исключительно на пропеллерные двигатели в будущем авиации. Существуют альтернативные конструкции, которые также направлены на повышение эффективности использования топлива при одновременном снижении уровня шума. Корпорация Pratt & Whitney, которая в 1980-х годах конкурировала с GE в области двигателей с открытым ротором, теперь запускает несколько иной и многообещающий продукт. PurePower PW1000G — это, по сути, классический турбовентиляторный двигатель с вентилятором, заключенным в кольцевой кожух. В этом случае диаметр вентилятора был значительно увеличен для повышения степени двухконтурности. Однако известно, что с увеличением длины лопастей вентилятора линейная скорость на кончиках лопастей увеличивается, что делает двигатель очень шумным. Эту проблему нельзя решить путем снижения скорости вращения вала турбины низкого давления (которая приводит в движение вентилятор), так как это повлияет на тепловую эффективность двигателя и приведет к снижению КПД. Решение было найдено в планетарном редукторе, установленном между валом турбины и вентилятором. В результате вентилятор вращается медленнее, а уровень шума находится в пределах действующего стандарта (20 дБ). Другая существующая идея сделать двигатель более двухскоростным — установить внутри кольца соответствующий двухскоростной пропеллер. Независимо от того, победит ли одна из конкурирующих концепций или они будут мирно сосуществовать, очевидно, что всегда будет существовать компромисс между топливной эффективностью и шумом. И, как всегда, важную роль будет играть цена на нефть.

Поршневые двигатели (ПД)

Радиальный 14-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением, двухтактный, двухпоршневой. Общий вид.

28-цилиндровый поршневой двигатель Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major Starburst.

Поршневой двигатель

Классификация поршневых двигателей. Авиационные поршневые двигатели можно классифицировать несколькими способами:

• В зависимости от рода применяемого топлива — на двигатели легкого или тяжелого топлива.
• По способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и двигатели с внутренним смесеобразованием (непосредственный впрыск топлива в цилиндры).
• В зависимости от способа воспламенения смеси — на двигатели с принудительным зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.
• В зависимости от числа тактов — на двигатели двухтактные и четырехтактные.
• В зависимости от способа охлаждения — на двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.
• По числу цилиндров — на двигатели четырехцилиндровые, пятицилиндровые, двенадцатицилиндровые и т.д.
• В зависимости от расположения цилиндров — на рядные (с расположением цилиндров в ряд) и звездообразные (с расположением цилиндров по окружности).

Рядные двигатели классифицируются по порядку: однорядные, двухрядные V-образные, трехрядные W-образные, четырехрядные H-образные или X-образные. Редукторные двигатели также подразделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

• По характеру изменения мощности в зависимости от изменения высоты — на высотные, т.е. двигатели, сохраняющие мощность с подъемом самолета на высоту, и невысотные двигатели, мощность которых падает с увеличением высоты полета.
• По способу привода воздушного винта — на двигатели с прямой передачей на винт и редукторные двигатели.

Современные поршневые авиационные двигатели — это четырехтактные радиальные авиационные двигатели, работающие на бензине. Охлаждение цилиндров поршневых двигателей, как правило, воздушное. Более старые поршневые двигатели с водяным охлаждением цилиндров также использовались в авиации.

Сгорание топлива в поршневом двигателе происходит в цилиндрах, и тепловая энергия преобразуется в механическую, так как возникающее давление газа вызывает возвратно-поступательное движение поршня. Поступательное движение поршня, в свою очередь, преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, который является связующим звеном между цилиндром и поршнем и коленчатым валом.

Газотурбинные двигатели (ГТД)

Газотурбинный двигатель — это тепловой двигатель, преобразующий энергию сгорания топлива в кинетическую энергию струи и/или в механическую работу на валу двигателя, основными компонентами которого являются компрессор, камера сгорания и газовая турбина.

Одновальные и многовальные двигатели

Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит в движение компрессор и также является источником полезной энергии. Это ограничивает эксплуатационные возможности двигателя.

Иногда двигатель проектируется как многоосевой. В этом случае несколько турбин соединены последовательно, каждая из которых приводит в движение свой собственный вал. Турбина высокого давления (первая после камеры сгорания) всегда приводит в действие компрессор двигателя, а последующие турбины могут приводить в действие внешние нагрузки (винты вертолетов или кораблей, мощные электрогенераторы и т.д.), а также дополнительные компрессоры самого двигателя, расположенные перед основной турбиной.

Преимущество многоосевого двигателя заключается в том, что каждая турбина работает с оптимальной скоростью и нагрузкой. При нагрузке, приводимой в движение валом одноосного двигателя, способность двигателя к впрыску, т.е. способность быстро ускоряться, будет очень низкой, поскольку турбина должна обеспечивать мощность как для подачи в двигатель большего количества воздуха (мощность ограничена количеством воздуха), так и для ускорения нагрузки. При двухкоординатной схеме легкий ротор высокого давления быстро запускается и подает в двигатель воздух, а турбина низкого давления — больше газа для ускорения. Также можно использовать менее мощный стартер для разгона, когда запускается только ротор высокого давления.

Турбореактивный двигатель (ТРД)

Турбореактивный двигатель — это тепловой двигатель с газовой турбиной, в котором реактивная тяга создается потоком продуктов сгорания из реактивного сопла. Часть работы, выполняемой турбиной, используется для сжатия и нагрева воздуха (в компрессоре).

Форма турбинного двигателя: 1. впускное устройство; 2. осевой компрессор; 3. камера сгорания; 4. рабочие лопатки турбины; 5.

В турбинном двигателе сжатие рабочей жидкости на входе в горелку и высокий расход через двигатель достигаются совместным действием противоточного воздуха и компрессора, который установлен на пропеллере двигателя непосредственно ниже по течению от впускного устройства и выше по течению от горелки. Компрессор приводится в действие турбиной, которая находится на одном валу с компрессором и работает от той же рабочей жидкости, которая нагревается в камере сгорания и из которой 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.

Степень повышения давления в компрессоре является одним из наиболее важных параметров ТРД, так как от него зависит фактическая мощность двигателя. Если ранние образцы турбокомпрессоров имели 3, то современные — до 40. Для повышения газодинамической устойчивости компрессоров используются две шкалы. 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.

См. также

• «Теория поршневых авиационных двигателей», В.С. Рыбальчик, С.В. Поляков, В.Ф. Герасименко / М.: Воениздат, 1955г.
• «Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок» / М.: Изд-во МАИ, 2003г.
• «Газотурбинные двигатели. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок.» / Изд-во ОАО «Авиадвигатель», 2006г.
• Воздушно-реактивный двигатель — Wikipedia.
• Газотурбинный двигатель — Wikipedia.

• Иностранные авиационные двигатели. Справочник. 2005г.
• Публикации по Авиационным и Стационарным ГТД, Ч.1/2 — Avsim.su
• Публикации по Авиационным и Стационарным ГТД, Ч.2/2 — Avsim.su
• Публикации по Авиационным и Стационарным ГТД, Ч.3 — Avsim.su
• Авиационный мотор АШ-82 — Avsim.su
• Илюстрированный каталог авиадвигателей с их характеристиками, описанием — Avsim.su
• Авиационный турбореактивный двухконтурный двигатель Д-30 III серии — Avsim.su
• Фельдман Е.Л. Авиационный турбореактивный двигатель РД-3М-500 — Avsim.su
• Авиационные двигатели — Wikipedia
• Поршневые авиационные двигатели — Wikipedia
• Список авиационных двигателей — Wikipedia
• Список авиационных двигателей СССР и постсоветских стран — Wikipedia