РЕКЛАМА

Загрузка...

Типы авиационных двигателей

АВИАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, основная часть силовой установки авиационного летательного аппарата.

Первым авиационным двигателем был паровой двигатель на самолёте А. Ф. Можайского. Однако широкое применение в авиации нашли только двигатели внутреннего сгорания. В 1-й половине 20 века под влиянием постоянно растущих требований к самолётостроению, связанных с увеличением скорости, высоты и дальности полёта, ростом грузоподъёмности ЛА, в авиационной промышленности шло быстрое развитие поршневых двигателей (ПД) с водяным и воздушным охлаждением. Двигатели с водяным охлаждением создавались в основном по «блочной» схеме. Наибольшее распространение получили V-образные двигатели — 2 блока по 6 цилиндров. Одновременно шло развитие двигателей с воздушным охлаждением, конструируемых главным образом по «звездообразным» схемам — однорядные и двухрядные «звёзды», по 5, 7 и 9 цилиндров в каждом ряду. Мощность авиационного ПД была доведена до 3000 кВт (около 4000 л.с.). В авиационной силовой установке с ПД для создания силы тяги использовался воздушный винт (пропеллер), эффективность которого ограничивалась скоростью полёта до 800 км/ч. К середине 40-х гг. 20 века ПД из-за присущих им особенностей — периодичности рабочего процесса и создания силы тяги посредством воздушного винта в значительной мере исчерпали свои возможности для совершенствования авиационных ЛА. Для достижения околозвуковых скоростей полёта, а затем и преодоления звукового барьера необходимо было не только резкое увеличение мощности, но и коренные качественные изменения характеристик авиационного двигателя. Дальнейшее совершенствование авиационного двигателя было достигнуто переходом к воздушно-реактивным двигателям (ВРД), подразделяющимся на компрессорные газотурбинные двигатели (ГТВРД) и бескомпрессорные ВРД. К ГТВРД, получившим наибольшее распространение в авиации, относятся турбореактивные двигатели (ТРД), к бескомпрессорным — прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД), а также гиперзвуковые прямоточные (ГПВРД) двигатели. Кроме ПД и ВРД на авиационных ЛА используются также ракетные двигатели — в качестве стартовых ускорителей и ускорителей в полёте для самолётов. Ведутся работы по созданию комбинированных (турбопрямоточных, ракетно-прямоточных) авиационных двигателей.

К авиационным ГТД относятся турбовинтовые и турбовальные двигатели. В турбовинтовом двигателе (ТВД) тяга создаётся в основном воздушным винтом, приводимым во вращение через редуктор от газовой турбины, общей для компрессора и винта, или отдельной ( «свободной») турбины. Главное преимущество ТВД — высокая экономичность на малых (дозвуковых) скоростях (до 800 км/ч). В туpбовальном двигателе (ТВаД) мощность газовой турбины передаётся на вал для привода через редуктор несущего винта вертолёта в вертолётном газотурбинном двигателе (ВГТД) или для привода самолёт, агрегатов в случае использования ГТД в качестве вспомогательной силовой установки. Турбореактивные двигатели (ТРД) одноконтурные создают тягу только за счёт реакции выходящих из реактивного сопла газов. Это делает ТРД эффективными на больших скоростях полёта ЛА, хотя по экономичности на малых скоростях полёта они намного уступают ТВД. Существенное увеличение тяги (в 1,4–1,5 раза в стендовых условиях) достигается при переходе к турбореактивному двигателю с форсажной камерой (ТРДФ), располагаемой за турбиной. В форсажной камере дополнительно подогревается газ за счёт сжигания топлива, что увеличивает скорость истечения газов из сопла и соответственно тягу. Из-за ухудшения экономичности ТРДФ форсажный режим его работы обычно используют кратковременно. ТРДФ позволили получить большие сверхзвуковые скорости полёта самолётов — до 3000 км/ч. ТРД и ТРДФ выполняются как одновальные, так и двухвальные. Широкое распространение получили турбореактивные двигатели двухконтурные без форсажной камеры (ТРДД) для самолётов с дозвуковой скоростью полёта и с форсажной камерой (ТРДДФ) для самолётов со сверхзвуковой скоростью полёта. ТРДД и ТРДДФ конструируют как по двухвальной, так и по трёхвальной схеме. В наружный контур двигателя часть воздуха (тем большая, чем больше степень двухконтурности) поступает от компрессора низкого давления (вентилятора), что увеличивает общую массу воздуха, участвующего в создании силы тяги. Это позволяет повысить экономичность ТРДД во всём эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полёта ЛА. ТРДД с большими степенями двухконтурности применяются на транспортных самолётах, а ТРДДФ с малыми степенями двухконтурности — на сверхзвуковых самолётах. Одновременное улучшение характеристик двигателей на малых и больших скоростях полёта ЛА достигается увеличением числа регулирующих факторов, что имеет место в турбореактивных двухконтурных двигателях с изменяемым рабочим процессом (ТРДДИ и ТРДД ФИ), а также в турбореактивных трёхконтурных двигателях (ТРТД).

Продолжается интенсивное развитие авиационных двигателей различных типов и назначений, особенно ТРДД и ТРДДФ. Создаются малые ГТД для крылатых ракет, подъёмные и подъёмно-маршевые двигатели для самолётов вертикального взлёта и посадки. Повышение газодинамических параметров (степени повышения давления в компрессоре и температуры газов перед турбиной) в сочетании с применением новых материалов и совершенствованием технологии производства способствует снижению удельной массы авиационных двигателей и повышению экономичности, а также надёжности и ресурса. Наибольший вклад в теорию и конструкцию отечественных авиационных двигателей внесли учёные Н.В. Иноземцев, A.B. Квасников, И.И. Кулагин, B.C. Стечкин, видные конструкторы В.А. Добрынин, А.Г. Ивченко, С.П. Изотов, В.Я. Климов, Н.Д. Кузнецов, В.А. Лотарев, А.М. Люлька, A.А.Микулин, H.A. Соловьёв, С.К. Туманский, А.Д. Швецов.

***
ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (ПД), двигатель, в котором основную функцию по преобразованию энергии рабочего тела (пар, вода, жидкое топливо, газовая смесь) в механическую выполняет поршень. Возвратно-поступательное движение поршня или непосредственно используется для осуществления работы (в свободно-поршневых двигателях, пневматических молотах и др.), или с помощью специального, чаще всего кривошипно-шатунного, механизма преобразуется во вращательное движение вала двигателя.

Известны гидравлические, пневматические, а также тепловые П. д. внешнего и внутреннего сгорания. По своему назначению П. д. делятся на транспортные (авиационные, танковые, автомобильные, тракторные, судовые), стационарные и специальные; по роду применяемого топлива — на газовые, твёрдотопливные и двигатели жидкого топлива; по способу наполнения цилиндра свежим зарядом, а также по способу осуществления рабочего цикла — на двух — и четырёхтактные. Многообразны конструктивные признаки и особенности П. д. Для общей характеристики конструктивных форм указывают, как правило, расположение осей цилиндров относительно оси вала. По этому признаку различают П. д. однорядные, двухрядные (V-образные и оппозитные), трёхрядные (W-образные), четырёхрядные (Х-образные, Н-образные) и многорядные (звездообразные). Наибольшее распространение получили тепловые П. д. внутреннего сгорания (ПДВС), в которых топливо сжигается в специальных расположенных внутри двигателя камерах (цилиндрах). ПДВС классифицируют: по типу системы охлаждения (жидкостное, воздушное), способу воспламенения рабочего тела (от искры, самовоспламенение, способу смесеобразования (внутреннее, внешнее), рабочему объёму (литражу), по расположению клапанов (верхнее, нижнее) и т. п. Двигатели с внешним смесеобразованием, в свою очередь, разделяют на карбюраторные, насосно-карбюраторные, в которых жидкое топливо впрыскивается во впускной трубопровод, где и образуется горючая смесь, и газосмесительные. Смесь воздуха с топливом в цилиндрах П. д. этого типа воспламеняется, как правило, от электрической искры. Среди них наиболее распространены карбюраторные четырёхтактные двигатели жидкостного охлаждения, применяемые главным образом для автомобилей. К двигателям с внутренним смесеобразованием относят П. д., в которых горючая смесь образуется непосредственно внутри цилиндра.

В П. д. с низкой степенью сжатия воздуха она может зажигаться либо от электрической искры, либо от раскалённого тела на поверхности камеры сжатия (калоризатора). В двигателях с высокой степенью сжатия рабочее тело самовоспламеняется при достижении определённой температуры. Двигатели этого типа (дизели) широко применяются в грузовых автомобилях, тракторах, самоходной военной технике, тепловозах, на судах.

Общим недостатком всех П. д. является прерывистость рабочего процесса и возвратно-поступательное движение элементов поршневой группы, вызывающее значительные инерционные моменты и силы, а также износ деталей в результате трения. Меньшей удельной массой и меньшими потерями на трение обладают газотурбинные двигатели, пришедшие на смену П. д. в современной авиации. Получают развитие также бесшатунные П. д. и роторно-поршневые двигатели с вращательным движением поршня. Технические характеристики П. д. совершенствуются путём повышения габаритной и литровой мощности, уменьшения удельного расхода топлива, увеличения надёжности двигателей в целом, а также их деталей, устройств, механизмов и систем.

***
ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (ТВД), авиационный газотурбинный двигатель, создающий основную силу тяги воздушным винтом, а дополнительную — струёй газов, вытекающих из реактивного сопла.

Главными частями ТВД являются: воздушный винт, редуктор, компрессор, камера сгорания, турбины (обычно 2–5 ступеней) и реактивное сопло. Поступающий в ТВД воздух сжимается компрессором и подаётся в камеру сгорания. Туда же через форсунки впрыскивается топливо (обычно авиационный керосин). Образующаяся газовая смесь вращает лопаточные турбины воздушного винта и компрессора, затем поступает в реактивное сопло. ТВД бывают двухроторными (воздушный винт и компрессор вращаются различными турбинами) и однороторными (общая турбина). Для повышения КПД редуктор обеспечивает понижение числа оборотов вала воздушного винта в 8–12 раз.

Основные преимущества ТВД перед другими газотурбинными двигателями состоят в лучших тяговых характеристиках на взлёте и в большей экономичности на скоростях полёта до 800 км/ч. Наибольшее применение ТВД получили с середине 50-х гг. Широко известны советские ТВД НК-12 и АИ-20, созданные в КБ под руководством Н. Д. Кузнецова и А. Г. Ивченко.

Двигатели НК-12 различных модификаций имеют мощность от 8800 до 11 000 кВт (от 12 до 15 тыс. л. с.), по четыре НК-12 установлено на самолётах Ту-114Д и Ан-22. Двигатели АИ-20 мощностью 2940 кВт (4 тыс. л. с.) установлены на Ил-18 и других пассажирских и транспортных самолётах. В 70-х гг. ТВД вытесняются двухконтурными турбореактивными двигателями.

***
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ОДНОКОНТУРНЫЙ создаёт тягу только за счёт реакции выходящих из реактивного сопла газов.

Турбореактивные двигатели (ТРД) одноконтурные создают тягу только за счёт реакции выходящих из реактивного сопла газов. Это делает ТРД эффективными на больших скоростях полёта ЛА, хотя по экономичности на малых скоростях полёта они намного уступают ТВД. Существенное увеличение тяги (в 1,4–1,5 раза в стендовых условиях) достигается при переходе к турбореактивному двигателю с форсажной камерой (ТРДФ), располагаемой за турбиной. В форсажной камере дополнительно подогревается газ за счёт сжигания топлива, что увеличивает скорость истечения газов из сопла и соответственно тягу. Из-за ухудшения экономичности ТРДФ форсажный режим его работы обычно используют кратковременно. ТРДФ позволили получить большие сверхзвуковые скорости полёта самолётов — до 3000 км/ч. ТРД и ТРДФ выполняются как одновальные, так и двухвальные. Широкое распространение получили турбореактивные двигатели двухконтурные без форсажной камеры (ТРДД) для самолётов с дозвуковой скоростью полёта и с форсажной камерой (ТРДДФ) для самолётов со сверхзвуковой скоростью полёта. ТРДД и ТРДДФ конструируют как по двухвальной, так и по трёхвальной схеме. В наружный контур двигателя часть воздуха (тем большая, чем больше степень двухконтурности) поступает от компрессора низкого давления (вентилятора), что увеличивает общую массу воздуха, участвующего в создании силы тяги. Это позволяет повысить экономичность ТРДД во всём эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полёта ЛА. ТРДД с большими степенями двухконтурности применяются на транспортных самолётах, а ТРДДФ с малыми степенями двухконтурности — на сверхзвуковых самолётах. Одновременное улучшение характеристик двигателей на малых и больших скоростях полёта ЛА достигается увеличением числа регулирующих факторов, что имеет место в турбореактивных двухконтурных двигателях с изменяемым рабочим процессом (ТРДДИ и ТРДД ФИ), а также в турбореактивных трёхконтурных двигателях (ТРТД).

Продолжается интенсивное развитие авиационных двигателей различных типов и назначений, особенно ТРДД и ТРДДФ. Создаются малые ГТД для крылатых ракет, подъёмные и подъёмно-маршевые двигатели для самолётов вертикального взлёта и посадки. Повышение газодинамических параметров (степени повышения давления в компрессоре и температуры газов перед турбиной) в сочетании с применением новых материалов и совершенствованием технологии производства способствует снижению удельной массы авиационных двигателей и повышению экономичности, а также надёжности и ресурса. Наибольший вклад в теорию и конструкцию отечественных авиационных двигателей внесли учёные Н.В. Иноземцев, A.B. Квасников, И.И. Кулагин, B.C. Стечкин, видные конструкторы В.А. Добрынин, А.Г. Ивченко, С.П. Изотов, В.Я. Климов, Н.Д. Кузнецов, В.А. Лотарев, А.М. Люлька, A.А.Микулин, H.A. Соловьёв, С.К. Туманский, А.Д. Швецов.

***
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДВУХКОНТУРНЫЙ создаёт тягу за счёт реакции выходящих из реактивного сопла газов, а также за счет поступаления части воздуха от компрессора низкого давления (вентилятора), что увеличивает общую массу воздуха, участвующего в создании силы тяги.

Широкое распространение получили турбореактивные двигатели двухконтурные без форсажной камеры (ТРДД) для самолётов с дозвуковой скоростью полёта и с форсажной камерой (ТРДДФ) для самолётов со сверхзвуковой скоростью полёта. ТРДД и ТРДДФ конструируют как по двухвальной, так и по трёхвальной схеме. В наружный контур двигателя часть воздуха (тем большая, чем больше степень двухконтурности) поступает от компрессора низкого давления (вентилятора), что увеличивает общую массу воздуха, участвующего в создании силы тяги. Это позволяет повысить экономичность ТРДД во всём эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полёта ЛА.

ТРДД с большими степенями двухконтурности применяются на транспортных самолётах, а ТРДДФ с малыми степенями двухконтурности — на сверхзвуковых самолётах. Одновременное улучшение характеристик двигателей на малых и больших скоростях полёта ЛА достигается увеличением числа регулирующих факторов, что имеет место в турбореактивных двухконтурных двигателях с изменяемым рабочим процессом (ТРДДИ и ТРДД ФИ), а также в турбореактивных трёхконтурных двигателях (ТРТД).

ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ТВлД), авиационный газотурбинный двигатель, создающий основную силу тяги воздушной струёй, образуемой вентилятором (компрессором низкого давления).

ТВлД является разновидностью двухконтурного турбореактивного двигателя — ДТРД. Воздух, поступающий в ТВлД и ДТРД, делится на два потока: внутренний — в первом контуре и внешний — во втором. У ТВлД через второй контур проходит в 10–12 раз больше воздуха, чем через первый. ТВлД состоит из вентилятора (компрессора низкого давления), турбокомпрессора, камеры сгорания, выходного сопла. Наибольшее распространение получили ТВлД в двухроторном варианте с многоступенчатой турбиной: первые её ступени, составляющие «турбину высокого давления», вращают компрессор высокого давления, последние ступени ( «турбина низкого давления») вращают вентилятор.

По своим характеристикам ТВлД занимают промежуточное положение между одноконтурными турбореактивными (ТРД) и турбовинтовыми двигателями (ТВД). Основными преимуществами ТВлД по сравнению с одноконтурными ТРД являются высокая экономичность и улучшенные характеристики тяги при взлёте, малых и средних скоростях полёта, а перед ТВД — улучшенные скоростные и высотные характеристики. В 70-х гг. ТВлД находят всё более широкое применение на пассажирских и транспортных самолётах. Так, на аэробусе Ил-86 установлены четыре ТВлД НК-86 с тягой около 128 кН (13000 кгс), разработанные под руководством Н. Д. Кузнецова. На самолёте Ил-76 имеются четыре ТВлД Д-ЗОКП с несколько меньшей тягой, созданные в КБ во главе с П. А. Соловьёвым [Д-ЗОКУ с тягой около ИЗ кН (11 500 кгс) используются на Ил-62М].

***
ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ТвАД) это газотурбинный двигатель, в котором преобладающая доля энергии сгорания топлива преобразуется в работу на выводном валу.

Существуют также турбовальные двигатели со свободной турбиной — в них выводной вал приводится во вращение турбиной, механически не связанной с турбиной компрессора.

ТвАД может быть иметь модульную конструкцию, что позволяет расширить области его применения, в т.ч. использовать один базовый двигатель как турбовинтовой (в этом случае мощность на выводном валу используется для привода тянущего воздушного винта) или как турбовальный, в зависимости от варианта.

ТвАД может быть одновальным, двух — и трёхвальным.
0
4156
10 апреля 2007
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Смотрите также
Строение двигателей

Недавно наткнулся на прекрасный сайт (англ.), который по полочкам размусоливает и показывает строение большинства типов двигателей. Попытаюсь вольно и...

Дизельное топливо и дизельные двигателиДизельное топливо и дизельные двигатели

Двигатели, работающие на дизельном топливе, давно и надежно заняли свою нишу и продолжают захватывать новые и новые области применения. С момента пате...

Самый большой дизельный двигательСамый большой дизельный двигатель

Четырехтактный дизельный двигатель Wartsila 31, производство которого было недавно начато финской компанией Wartsila Ship Power, попал в Книгу мировых...

Лазер обеспечит зажигание в двигателяхЛазер обеспечит зажигание в двигателях

Двигатели внутреннего сгорания в скором времени смогут использовать для поджига горючей смеси лазерное излучение вместо традиционного искрового разряд...

Загрузка...
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Четверг, 08 Декабря
USD 1.9789
EUR 2.1220
RUB 0.0310
Vardisodo 1 минут назад Не понимаю такого агрессивно-негативного отношения к церкви. Обслуживание здания храма, коммуналка, закупка инвентаря, откуда на это деньги брать, если не с пожертвований и продажи собственной продукции? А священникам на что жить? kolya1 5 минут назад ебланы такую страну просрали bender00 7 минут назад ноют патамушта за 25 лет ничего не сделанно, чтобы из дерьма выбраться. А жили бы, ну хоть, как пшеки, так и не впоминали бы советы kolya1 8 минут назад каждый раз когда ее выебут новым членом, он появляется на свитере. Гарри Поттер подарил, ёпта! kolya1 9 минут назад
....о было время бля такую страну просрали вернуться бы туда ссср сила хочу обратно.....

Fligel_SSA 9 минут назад Если четно больше удивили коментарии kolya1 12 минут назад CCCP - редкостное дерьмо. Дрочат на него только жулики, воры и негодяи. Честный человек никогда не захочет вернуться в эту "страну".
Разрешаю не отвечать на мой комментарий своими "умными изречениями" в защиту совка.
Fligel_SSA 12 минут назад Гореть им в аду сволочам
Новости от партнеров

ИНТЕРЕСНОЕ:

Загрузка...