Двигатель самолета — это его сердце

В камере смешения эти потоки смешиваются и покидают двигатель через единое сопло с единой температурой. Этот резерв используется в двигателях, оборудованных форсажной камерой, расположенной между турбиной и соплом.

Авиационные двигатели разделяются на два основных класса: поршневые и газотурбинные. Поршневые двигатели постепенно уходят в историю. Единственное место, где их сегодня применяют, так это на небольших спортивных самолётах и вертолётах.

Какие двигатели ставятся на самолёт?

Одним из неоспоримых достижений газотурбинных двигателей является их относительно небольшой вес, по сравнению с мощностью, которую они развивают. Это делает их незаменимыми, для достижения самолётами и вертолётами своих высоких эксплуатационных характеристик.

В осевом компрессоре движение воздуха происходит вдоль оси компрессора. А в прямоточном двигателе компрессора нет вообще, сжатие воздуха в нём происходит за счёт скоростного напора воздуха. В турбине газ начинает расширяться, а как мы знаем из физики школьного курса, расширяясь, газ совершает работу и при этом охлаждается. Пройдя турбину, разогретый газ попадает в сопло двигателя, где происходит его дальнейшее расширение, вплоть до атмосферного давления.

Мы с Вами разобрали самую простую схему газотурбинного двигателя, такой двигатель называется турбореактивным(ТРД). Применять такие двигатели в качестве маршевых не имеет смысла.

Осевой компрессор, по своей природе, является очень капризным агрегатом, это капризность заложена в его конструкции. Частота хлопков различна (от1 до5гц. и выше). При этом, внутри самолёта ощущаются удары кувалды по фюзеляжу. И если срочно не принять мер(изменить режим работы двигателя), то он может и развалиться.

Итак для того чтобы расход воздуха на выходе из двигателя соответствовал расходу на входе, на средних ступенях компрессора, по окружности, устанавливают перепускные клапаны. Обычно такую схему применяют на турбовинтовых двигателях. Т.к. рабочий диапазон вращения ротора таких двигателей не велик, порядка 90-100%, то нет необходимости усложнять двигатель.

По мере увеличения частоты вращения, поворотные лопатки поворачиваются на 0гр, обеспечивая приращение расхода воздуха на входе в двигатель, приближая его к максимальному расчётному расходу. Третьим конструктивным противопомпажным мероприятием является многовальная схема двигателя. Такие двигатели обычно ставят на газоперекачивающих станциях.

Т.о. идеальным двигателем, с точки зрения газодинамической устойчивости компрессора, будет двигатель, у которого столько же валов, сколько ступеней сжатия в компрессоре. Каждый вал будет вращаться с той частотой, которая ему необходима, чтобы пропустить расчётный расход воздуха для каждого режима работы двигателя. Настало время узнать, какие всё-таки двигатели устанавливают на современные самолёты. Как уже говорилось выше, газотурбинный двигатель очень прожорлив.

Т.е. на входе в двигатель установили компрессор большего диаметра, способного пропускать через себя большие расходы воздуха. Примером использования схемы с небольшой степенью двухконтурности является двигатель Д-30КУ.

Чем больше величина этого параметра, тем больший КПД двигателя удаётся получить. Примером использования схемы без смешения потоков является двигатель Pure Power 1000G. Устанавливается на самолёт Боинг-747. За счёт большего массового расхода воздуха, 70% тяги двигателя создаётся внешним контуром и лишь 30% внутренним, хотя скорость потока в нём и больше.

Поворотные лопатки В.Н.А.

Решение найдено в установке на двигателе свободной турбины, которая жёстко связана с входным валом редуктора НВ, и имеет газодинамическую связь с ротором самого двигателя. На вертолёты устанавливают, как правило два двигателя, т.о. у главного редуктора НВ соответственно два входных вала, передающих вращение на одну главную шестерню. Работа обоих двигателей, при этом, должна быть строго синхронизирована.

Существуют ТВД, установленные задом на перёд, когда вращение винта осуществляется также через свободную турбину, но при этом нет необходимости прокладывать тяжёлый вал внутри ротора двигателя. Зажигание происходит всего один раз при запуске, в отличии от поршневых двигателей у которых каждую порцию топлива нужно поджигать заново. Запуск ГТД, в зависимости от типа двигателей, может быть или электрическим, при помощи стартер-генератора, или воздушным, с помощью воздушного стартера.

Для начала разберём этапы запуска газотурбинного двигателя. 1. Этап. Раскрутка ротора двигателя стартером до определённой частоты вращения, при которой в камере сгорания может сформироваться устойчивый факел горения топлива. Происходит воспламенение топлива, и дальнейшая раскрутка производится уже совместно стартером и турбиной ротора двигателя. Закрытие клапанов перепуска осуществляется воздухом отбираемым от последней ступени КВД по команде датчиков сравнения давления воздуха на входе в двигатель и за последней ступенью компрессора.

Лётчик, запускающий двигатель, в процессе запуска контролирует лишь рост оборотов, рост температуры выходящих газов, момент отключения стартера, а также рост давления масла и топлива. Управление процессом запуска любого ГТД осуществляется при помощи автоматической панели двигателя АПД. Самой панелью управляет пилот, запускающий двигатель.

Многовальная схема

Кнопкой «выбор запускаемого двигателя» выбирается двигатель, который будет запускаться в настоящий момент. ХП выполняется после длительной стоянки самолёта, для привода в рабочее состояние всех систем двигателя, топливной, масляной и т.д. Производится горячий запуск двигателя. А сейчас вы сможете посмотреть небольшой фильм о газодинамических процессах, происходящих внутри двигателя.

Перепускные клапаны

Степень повышения полного давления в компрессоре является одним из важнейших параметров ТРД, поскольку от него зависит эффективный КПД двигателя. Каждый из каскадов работает со своей скоростью вращения и приводится в движение своим каскадом турбины. Каскады двигателя также именуют роторами низкого, среднего и высокого давления.

Одним из важнейших параметров ТРДД является степень двухконтурности, то есть отношение расхода воздуха через внешний контур к расходу воздуха через внутренний контур. Уменьшение тяги, которое, согласно формуле (1), вызовет уменьшение этой разницы между скоростями, компенсируется за счёт увеличения расхода воздуха через двигатель. Все ТРДД можно разбить на 2 группы: со смешением потоков за турбиной и без смешения.

Двигатели со степенью двухконтурности равной 2м и выше называют турбовентиляторными(ТРВД). Примером использования этой схемы является двигатель ТА6-а(см.рис. ТРДДсм более эффективны, однако наличие камеры смешения приводит к увеличению габаритов и массы двигателя.

Сегодня популярно: