Turboelisni motor je sličan klipnom motoru: oba imaju propeler. Ali u svakom drugom pogledu se razlikuju. Razmotrite šta je ova jedinica, kako radi, koje su njene prednosti i mane.

opšte karakteristike

Turboelisni motor pripada klasi gasnoturbinskih motora koji su razvijeni kao univerzalni pretvarači energije i koji su dobili široku primenu u vazduhoplovstvu. Sastoje se od mjesta gdje ekspandirani plinovi rotiraju turbinu i formiraju obrtni moment, a druge jedinice su pričvršćene na njeno vratilo. Turboelisni motor je opremljen propelerom.

Difuzor usporava zrak iz kompresora, što olakšava paljenje. Kupola i kovitlac dodaju turbulenciju vazduhu tako da se lakše meša sa gorivom. Odatle, gde se odvija stvarno sagorevanje, je rukav. Obloga ima nekoliko otvora koji omogućavaju strujanje zraka do nekoliko tačaka u zoni sagorijevanja.

Zapaljivači su poslednji delovi faze sagorevanja; vrlo su slične svjećicama u vašem automobilu ili klipnom motoru. Kada zapaljivači zapale vatru, ona je samoodrživa i upaljači su onemogućeni. Kada vazduh prođe kroz komoru za sagorevanje, on teče kroz turbinu kompresora. Turbina je niz profila lopatica koji su vrlo slični lopaticama u kompresoru. Kako vrući zrak velike brzine struji preko lopatica turbine, one izvlače energiju iz zraka vrteći turbinu kompresora u krug i okretanjem osovine motora na koji je spojena.

To je križ između klipnih i turbomlaznih jedinica. U početku su u avione ugrađeni klipni motori, koji se sastoje od cilindara u obliku zvijezde s osovinom smještenom unutra. Ali zbog činjenice da su imali prevelike dimenzije i težinu, kao i mogućnost male brzine, više se nisu koristili, preferirajući turbomlazne instalacije koje su se pojavile. Ali ovi motori nisu bili bez nedostataka. Mogli su razviti nadzvučne brzine, ali su trošili mnogo goriva. Stoga je njihov rad bio preskup za prevoz putnika.

Ovo je ista osovina kao i kompresor i svi dodaci vezani za motor su povezani. Potpuno odvojeno drugo vratilo motora nalazi se direktno ispred turbine kompresora. Protok vazduha pored turbine kompresora susreće se sa turbinama snage motora. Ove turbine se vrte baš kao turbine kompresora, sa lopaticama.

Jedina stvar koja okreće propeler je zrak koji prolazi kroz kotače turbine. Sada kada se pogonsko vratilo okreće razumnom brzinom, propeler je u stanju da generiše potisak. Praktično nema koristi za izduvni vazduh dok prolazi kroz energetske turbine. Jednostavno se skreće sa motora i izlazi kroz izduvne cijevi. To je obično samo nekoliko posto od ukupnog generiranog pusha.

Turboelisni motor se morao nositi sa sličnim nedostatkom. I ovaj problem je riješen. Dizajn i princip rada preuzeti su iz mehanizma turbomlaznog motora, a propeleri iz klipnog motora. Tako je postalo moguće kombinovati male dimenzije, efikasnost i visoku

Motori su izmišljeni i napravljeni još tridesetih godina prošlog vijeka pod Sovjetskim Savezom, a dvije decenije kasnije započeli su masovnu proizvodnju. Snaga je varirala od 1880 do 11000 kW. Dugo su se koristili u vojsci i civilno vazduhoplovstvo. Međutim, nisu bili pogodni za nadzvučnu brzinu. Stoga, s pojavom ovakvih kapaciteta u vojnog vazduhoplovstva bili su odbijeni. Ali civilni avion uglavnom isporučuju oni.

Dok turboelisni avioni obično imaju niže radne plafone od turboventilatorskih ili turbomlaznih aviona, oni troše znatno manje goriva po putniku. Zbog svoje krivulje efikasnosti pogona, najefikasniji su pri brzinama manjim od 400 čvorova. Iako su skupi, veoma su pouzdani.

To čini turboelisne motore idealnim motorom za relativno kratke regionalne letove. Opremanje aviona s turboelisnim motorom najbolje je od oba svijeta za letenje na niskom nivou. Vazduh se komprimira, sagoreva i pretvara u energiju koja okreće propeler. U poređenju sa klipnim avionima, oni imaju relativno malo pokretnih delova sa mnogo manje vibracija, što ih čini izuzetno pouzdanim.

Uređaj turboelisnog motora i princip njegovog rada


Dizajn motora je vrlo jednostavan. To uključuje:

  • reduktor;
  • zračni propeler;
  • komora za sagorevanje;
  • kompresor;
  • mlaznica.

Šema turboelisnog motora je sljedeća: nakon ubrizgavanja i komprimiranja kompresorom, zrak ulazi u komoru za izgaranje. Tu se ubrizgava gorivo. Dobivena smjesa se pali i stvara plinove koji, kada se ekspandiraju, ulaze u turbinu i rotiraju je, a ona zauzvrat rotira kompresor i vijak. Neutrošena energija izlazi kroz mlaznicu, stvarajući S obzirom da njena veličina nije značajna (samo deset posto), turboelisni motor se ne smatra turbomlaznim.

Čitanje odgovora ovdje govori mi da unesem nekoliko činjenica u raspravu. Njihov nedostatak je konstantna izlazna snaga iznad brzine, tako da je potisak obrnut brzini. Slijede turboelisni motori i njihova snaga lagano raste u brzini zbog ubrzanja. Njihov potisak još manje opada sa brzinom, dakle najbolja osnova izraziti potrošnju je potisak, a ne sila. Tipična potrošnja goriva modernog mlaznog motora je 30 grama goriva po Njutnu sa potiskom za jedan sat kada radi u mirovanju, i dvostruko više od krstarenja u Machu.

  • Klipni motori su najekonomičniji motori aviona.
  • Ovo pomaže ubrzanju tokom polijetanja, ali ograničava najveću brzinu.
U svim slučajevima, potisak se stvara ubrzavanjem mase zraka unatrag.

Princip rada i dizajn su, međutim, slični njemu, ali energija ovdje ne izlazi u potpunosti kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak, ali samo djelimično jer upotrebljiva energija takođe okreće vijak.

Radna osovina

Postoje motori sa jednom ili dve osovine. U verziji s jednom osovinom kompresor, turbina i propeler nalaze se na istoj osovini. Kod dvostrukog vratila, jedan od njih ima turbinu i kompresor, a drugi ima propeler kroz mjenjač. Tu su i dvije turbine vezani prijatelj sa drugom na gasnodinamički način. Jedan od njih je za propeler, a drugi za kompresor. Ova opcija je najčešća, jer se energija može primijeniti bez pokretanja propelera. A ovo je posebno zgodno kada je avion na zemlji.

Ova formula pokazuje da je bolje samo malo ubrzati veliku masu zraka nego manju masu. Propeleri to rade i iz tog razloga nude bolju efikasnost. Turbosonde koriste manje efikasne, ali lakše plinske turbine za proizvodnju energije, ali zadržavaju efikasan propeler. Civilni turboventilatori pokušavaju povećati zračnu masu tako što povećavaju svoj omjer zaobilaženja, a samo vojska koristi najmanje efikasne tipove sa omjerom zaobilaženja ispod 1 jer su najbolji izbor pri nadzvučnoj brzini.


Kompresor

Ovaj dio se sastoji od dva do šest koraka, što vam omogućava da uočite značajne promjene u temperaturi i pritisku, kao i da smanjite brzinu. Zahvaljujući ovom dizajnu moguće je smanjiti težinu i dimenzije, što je veoma važno za motore aviona. Kompresor uključuje impelere i vodeću lopaticu. Ovo posljednje može, ali i ne mora biti regulirano.

Ispod možete vidjeti grafikon specifične potrošnje goriva za krstarenje različitih tipova motora u odnosu na njihov premosni omjer. Obrnuti odnos se lako vidi. Grafikon specifične potisne potrošnje goriva u funtama goriva po funti potiska po satu različitih motora prema logaritmu njihovog omjera zaobilaženja.

Da biste omogućili usporedbu između klipnih i turboventilatorskih motora, usporedite potrošnju goriva pri polijetanju. Njegov statički potisak je 727kN kada pretpostavimo standardne atmosferske uslove i faktor čvrstoće od 85%. Međutim, propeler će učiniti da bilo koji avion leti sporije od mlaznjaka. Njihovi efikasni rezervoari su nakon što se vrhovi propelera okreću nadzvučnim brzinama, tako da je najbolje ostaviti krstarenje Machom niže. Ali komercijalni saobraćaj želi da leti što je brže moguće ekonomski, a sa turboventilatorima ova granica se dostiže samo oko Macha.

Vazdušni propeler

Zahvaljujući ovom dijelu stvara se potisak, ali je brzina ograničena. Najbolji pokazatelj je nivo od 750 do 1500 o/min, jer s povećanjem koeficijenta korisna akcijaće početi padati, a umjesto ubrzanja, propeler će se pretvoriti u kočnicu. Fenomen se naziva "efekat zaključavanja". Uzrokuju ga lopatice propelera, koje pri velikim brzinama, pri prekomjernoj rotaciji, počinju nepravilno funkcionirati. Isti efekat će se primijetiti s povećanjem njihovog promjera.

Kako se uspoređuju metrika učinka

Brži avion će letjeti više stopa u isto vrijeme, nosite više ljudi i zaraditi više prihoda. Sa nižim od očekivanih troškova nabavke i operativnih troškova, vrlo laki poslovni mlaznjaci se takmiče sa jednomotornim turbopropelerima visokih performansi. Poređenje najbolje kombinacije brzine, dometa, nosivosti i potrošnje goriva za svaki avion je od vitalnog značaja za odabir modela koji najbolje odgovara tipičnom profilu misije vlasnika.

Turbina


Turbina je sposobna da postigne brzinu i do dvadeset hiljada obrtaja u minuti, ali joj vijak ne može parirati, pa postoji reduktor koji smanjuje brzinu i povećava obrtni moment. Reduktori mogu biti različiti, ali njihov glavni zadatak, bez obzira na vrstu, je smanjenje brzine i povećanje obrtnog momenta.

Precizno poređenje performansi aviona

Kada upoređuju performanse, posebno brzinu i domet, operateri bi trebali uzeti u obzir stvarne brojke od trenutnih vlasnika. Pitajte ljude koji redovno lete avionom o kojem razmišljate o tome kakve su performanse pilota u poređenju sa procjenama proizvođača.

Drugi vlasnici se slažu, neki navode prednosti od 15 i 25 čvorova u odnosu na knjigu. Ti isti piloti kažu da će njihovi jednomotorni turboelisni motori visokih performansi dostići maksimalnu brzinu štampanja samo pod pravim uslovima - po veoma hladnom danu, tako što će motor raditi super snažno koristeći samo pola rezervoara gasa.

Upravo ova karakteristika ograničava upotrebu turboelisnog motora u vojnim avionima. Međutim, razvoj nadzvučnog motora ne prestaje, iako do sada nije bio uspješan. Da bi se povećao potisak, ponekad se turboelisni motor isporučuje s dva propelera. Istovremeno implementiraju princip rada zbog rotacije u suprotnim smjerovima, ali uz pomoć jednog mjenjača.

Isto tako, neki piloti su iznenađeni dometom svojih novih aviona, jer su pretpostavili da avioni rijetko lete na visini zbog rute kontrole letenja i stoga ne mogu iskoristiti veći domet i bolje sagorijevanje goriva.

Upoređivanje koliko aviona mogu da nose

"Ovo je najčešći put koji vidimo." Opet, za najprecizniji domet bilo kojeg aviona, potencijalni kupci bi trebali pitati postojeće vlasnike o njihovom iskustvu u ovoj oblasti. Upoređivanje brojeva o tome koliko avion može da ponese zahtijeva nekoliko pitanja i neke osnovne matematike da bi se došlo do pravog poređenja jabuka i jabuka.


Kao primjer možemo uzeti u obzir motor D-27 (turbopropfan) koji ima dva vijčana ventilatora pričvršćena na slobodnu turbinu pomoću mjenjača. Ovo je jedini model ovog dizajna koji se koristi u civilnom vazduhoplovstvu. Ali njegova uspješna primjena smatra se velikim skokom u poboljšanju performansi dotičnog motora.

Uzmite turboprop koji može podići 895 funti s punim gorivom i početni mlaznjak koji može podići 600 funti. Uz nekoliko pitanja za oba proizvođača, možda ćete otkriti da nosivost mlaznog motora uključuje težinu pilota od 200 funti, dok turboprop kalkulacije ne uključuju.

U ovom primjeru, da biste se približili striktnom poređenju, uzeli biste nosivost reaktora od 600 lb s punim gorivom i vratili ga pilotu od 200 lb. Ovo vam donosi do 800 funti, što nije daleko od nosivosti turboprop.

Prednosti i nedostaci

Istaknimo prednosti i nedostatke koji karakteriziraju rad turboelisnog motora. Prednosti su:

  • mala težina u poređenju sa klipnim jedinicama;
  • efikasnost u poređenju sa turbomlaznim motorima (zahvaljujući propeleru, efikasnost dostiže osamdeset šest procenata).

Međutim, uprkos takvim neospornim prednostima, mlazni motori su u nekim slučajevima poželjna opcija. Ograničenje brzine turboelisnog motora je sedamsto pedeset kilometara na sat. Međutim, to je vrlo malo. Osim toga, proizvedena buka je vrlo visoka, premašujući dozvoljene vrijednosti Međunarodne organizacije civilnog zrakoplovstva.

Takođe je važno preispitati pretpostavke kao što su sagorevanje goriva i drugi operativni troškovi, koji zavise od nekoliko faktora, uključujući prosečnu dužinu tipičnog leta. Mnogi jednomotorni turboelisni piloti visokih performansi vjeruju u dugogodišnji mit da njihovi avioni sagorijevaju dvije trećine svog mlaznog goriva da bi išli 20 čvorova sporije. Ali istina je da je to više kao 45 čvorova - to je 12 i 14 posto brže od turboprop.

Budući da avioni lete na većim visinama, veća je vjerovatnoća da će piloti planirati duže misije, a to utiče i na potrošnju goriva. Budući da lete na dužim nogama, mogu duže ostati kada mlaz sagorijeva manje plina. Prelazak sa turboelisnog motora s jednim motorom visokih performansi na laki mlaznjak je lakši nego što većina pilota misli. Oni koji su rano otišli insistiraju na nagradi, vrijednoj truda, nazivajući trening najlakšim vazdušnim prelazom koji su ikada napravili.


Stoga je proizvodnja turboelisnih motora u Rusiji ograničena. Uglavnom se ugrađuju u avione koji lete na velike udaljenosti i malim brzinama. Tada je prijava opravdana.

Međutim, u vojnom vazduhoplovstvu, gde su glavne karakteristike koje avioni treba da imaju su visoka manevarska sposobnost i tih rad, a ne efikasnost, ovi motori ne ispunjavaju potrebne uslove i ovde se koriste turbomlazne jedinice.

Sistemi su mnogo automatizovaniji, rekao je Gardner. Avion ima standarde bezbednosti i paljbe. Naši najveći učenici su piloti koji su upravo došli iz turboprop. Kažu: Vau, ovaj Mustang je neverovatan. Zašto mi niko nije rekao za ovo?

U principu, Lokar se slaže. “Potrebna je posvećenost, trud i spremnost da se pripremite za visoke standarde i održite vještine, ali se isplati.” Veliki proizvođači nude širok izbor na tržištu od šest do osam putničkih poslovnih mlaznjaka. Međutim, kada učestvujete u turboelisnim avionima, izbor postaje teži.

U isto vrijeme, stalno se razvija razvoj stvaranja nadzvučnih propelera kako bi se prevazišao „efekat zaključavanja“ i dostigao novi nivo. Možda kada izum postane stvarnost, od mlazni motori biće napušteni u korist turboelisnih i vojnih aviona. Ali trenutno se mogu nazvati samo "radnim konjima", ne najmoćnijim, ali stabilnim funkcioniranjem.

Dakle, koje su prednosti i mane turboelisnih motora u poređenju sa lakim mlaznjacima? Prvo moramo objasniti turboprop. U suštini, ova klasa aviona koristi motor s plinskom turbinom za pokretanje propelera umjesto da se oslanja na mlazni pogon za pokretanje aviona naprijed. Ovi motori su izuzetno pouzdani i snažni ne samo za poslovne avione, već i za vojne, poljoprivredne i male avione.

U poređenju sa čistim mlazni avion jasno je da turbopropilice ne lete tako brzo. Na primjer, volja će se okretati na 310 k. S obzirom na to, kada je riječ o brzini, svi turbopropovi nisu jednaki. U interesu turbopropelera, vrijedi spomenuti da su ovi avioni općenito sposobniji za korištenje aerodromske trave, dok je većini aviona potrebna posebna pista za polijetanje i slijetanje.

0

Vazdušno-mlazni motori prema načinu predkompresije vazduha pre ulaska u komoru za sagorevanje dele se na kompresorske i nekompresorske. U motorima sa zračnim mlazom bez kompresora koristi se brzina strujanja zraka. U kompresorskim motorima, zrak se komprimira kompresorom. Vazdušno-mlazni motor kompresora je turbomlazni motor (TRD). Grupa, nazvana mješoviti ili kombinirani motori, uključuje turboelisne motore (TVD) i bajpasne turbomlazne motore (DTRD). Međutim, dizajn i rad ovih motora su uglavnom slični turbomlaznim motorima. Često se sve vrste ovih motora kombinuju pod uobičajeno ime gasnoturbinski motori (GTE). kao gorivo u gasnoturbinskih motora koristi se kerozin.

Turbomlazni motori

Strukturne šeme. Turbomlazni motor (slika 100) sastoji se od ulaza, kompresora, komore za sagorevanje, gasne turbine i izlaza.

Ulazni uređaj je dizajniran za dovod zraka u kompresor motora. Ovisno o lokaciji motora na zrakoplovu, može biti dio dizajna zrakoplova ili dizajna motora. Ulazni uređaj povećava pritisak vazduha ispred kompresora.

U kompresoru dolazi do daljnjeg povećanja tlaka zraka. U turbomlaznim motorima se koriste centrifugalni kompresori (slika 101) i aksijalni kompresori (vidi sliku 100).

U aksijalnom kompresoru, kada se rotor rotira, radne lopatice, djelujući na zrak, ga uvijaju i tjeraju da se kreće duž ose prema izlazu iz kompresora.

U centrifugalnom kompresoru, kada se rotor rotira, lopaticama se uvlači zrak i pod djelovanjem centrifugalnih sila kreće se na periferiju. Motori s aksijalnim kompresorom našli su najširu primjenu u modernom zrakoplovstvu.







Aksijalni kompresor uključuje rotor (rotirajući dio) i stator (stacionarni dio) na koji je priključen ulazni uređaj. U ulazne uređaje se ponekad postavljaju zaštitni zasloni kako bi se spriječilo da strani predmeti uđu u kompresor, što može uzrokovati oštećenje lopatica.

Rotor kompresora sastoji se od nekoliko redova profilisanih lopatica rotora raspoređenih u krug i koji se sukcesivno izmjenjuju duž osi rotacije. Rotori se dijele na bubanj (sl. 102, a), disk (sl. 102, b) i bubanj-disk (sl. 102, c).

Stator kompresora se sastoji od prstenastog seta profilisanih lopatica učvršćenih u kućištu. Red fiksnih noževa, koji se nazivaju ispravljač, zajedno sa redom radnih noževa, naziva se stepen kompresora.

Moderni avionski turbomlazni motori koriste višestepene kompresore za povećanje efikasnosti procesa kompresije vazduha. Stupnjevi kompresora su međusobno usklađeni tako da zrak na izlazu iz jednog stupnja nesmetano struji oko lopatica sljedećeg stepena.


Neophodan pravac vazduha do sledeće faze obezbeđuje ravnalica. U istu svrhu služi i vodeća lopatica, postavljena ispred kompresora. U nekim konstrukcijama motora, vodeća lopatica može biti odsutna.

Jedan od glavnih elemenata turbomlaznog motora je komora za sagorevanje koja se nalazi iza kompresora. Komore za sagorevanje su strukturno cevaste (sl. 103), prstenaste (sl. 104), cevasto-prstenaste (sl. 105).






Cjevasta (pojedinačna) komora za sagorijevanje sastoji se od plamene cijevi i vanjskog kućišta, međusobno povezanih čašicama za ovjes. Ispred komore za sagorijevanje postavljeni su injektori za gorivo i vrtložnik za stabilizaciju plamena. Plamena cijev ima otvore za dovod zraka, što sprječava pregrijavanje plamene cijevi. Paljenje mješavine goriva i zraka u plamenim cijevima vrši se pomoću posebnih uređaja za paljenje instaliranih na odvojenim komorama. Između sebe, plamene cijevi su povezane razvodnim cijevima, koje osiguravaju paljenje smjese u svim komorama.



Prstenasta komora za sagorevanje je napravljena u obliku prstenaste šupljine formirane od spoljašnjeg i unutrašnjeg omotača komore. U prednjem dijelu prstenastog kanala ugrađena je prstenasta plamena cijev, a u nosu plamene cijevi postavljeni su vrtložni i mlaznici.

Cjevasto-prstenasta komora za sagorijevanje sastoji se od vanjskog i unutrašnjeg omotača koji čine prstenasti prostor unutar kojeg su smještene pojedinačne plamene cijevi.

Za pogon TRD kompresora koristi se plinska turbina. U modernim motorima plinske turbine su aksijalne. Plinske turbine mogu biti jednostepene ili višestepene (do šest stupnjeva). Glavne komponente turbine uključuju uređaje za mlaznice (vodiče) i impelere, koji se sastoje od diskova i lopatica rotora smještenih na njihovim obodima. Propeleri su pričvršćeni za osovinu turbine i zajedno sa njom čine rotor (Sl. 106). Uređaji za mlaznice nalaze se ispred radnih lopatica svakog diska. Kombinacija fiksne mlaznice i diska sa radnim lopaticama naziva se stepen turbine. Lopatice rotora su pričvršćene za disk turbine pomoću brave za božićno drvce (Sl. 107).

Izduvni uređaj (Sl. 108) se sastoji od izduvne cijevi, unutrašnjeg konusa, nosača i mlaznice. U nekim slučajevima, zbog rasporeda motora na avionu, između ispušne cijevi i mlaznice ugrađuje se produžna cijev. Mlazne mlaznice mogu biti sa podesivim i nereguliranim izlaznim dijelom.

Princip rada. Za razliku od klipni motor radni proces kod gasnoturbinskih motora nije podijeljen u zasebne cikluse, već se odvija kontinuirano.

Princip rada turbomlaznog motora je sljedeći. U letu, strujanje zraka prema motoru prolazi kroz ulaz u kompresor. U ulaznom uređaju, vazduh se prethodno komprimuje i delimično pretvara kinetička energija premeštanje strujanja vazduha u potencijalnu energiju pritiska. Vazduh je podvrgnut većoj kompresiji u kompresoru. Kod turbomlaznih motora sa aksijalnim kompresorom, uz brzu rotaciju rotora, lopatice kompresora, poput lopatica ventilatora, tjeraju zrak prema komori za sagorijevanje. U ispravljačima postavljenim iza impelera svakog stupnja kompresora, zbog oblika difuzora međulopatičnih kanala, kinetička energija strujanja dobivena u kotaču pretvara se u potencijalnu energiju pritiska.

U motorima sa centrifugalnim kompresorom, zrak se komprimira centrifugalnom silom. Vazduh koji ulazi u kompresor usisava se lopaticama brzo rotirajućeg impelera i pod dejstvom centrifugalne sile izbacuje se iz središta prema obodu kotača kompresora. Što se radno kolo brže okreće, to veći pritisak koju stvara kompresor.

Zahvaljujući kompresoru, turbomlazni motori mogu stvoriti potisak pri radu na gradilištu. Efikasnost procesa kompresije vazduha u kompresoru



karakteriše stepen povećanja pritiska π do, što je odnos pritiska vazduha na izlazu iz kompresora p 2 i pritiska atmosferski vazduh p H


Zrak komprimiran u ulazu i kompresoru zatim ulazi u komoru za sagorijevanje, dijeleći se na dva toka. Jedan deo vazduha (primarni vazduh), koji čini 25-35% ukupnog protoka vazduha, usmerava se direktno u plamenu cev, gde se odvija glavni proces sagorevanja. Drugi dio zraka (sekundarni zrak) struji oko vanjskih šupljina komore za sagorijevanje, hladeći potonju, a na izlazu iz komore se miješa sa produktima sagorijevanja, smanjujući temperaturu strujanja plin-vazduh na vrijednost koju određuje toplinska otpornost lopatica turbine. Mali dio sekundarnog zraka ulazi u zonu sagorijevanja kroz bočne otvore plamene cijevi.

Tako se u komori za sagorevanje formira mešavina goriva i vazduha raspršivanjem goriva kroz mlaznice i mešanjem sa primarnim vazduhom, sagorevanjem smeše i mešanjem produkata sagorevanja sa sekundarnim vazduhom. Prilikom pokretanja motora, mješavina se pali posebnim uređajem za paljenje, a tokom daljeg rada motora, mješavina goriva i zraka se pali već postojećim plamenom.

Struja gasa formirana u komori za sagorevanje, koja ima visoke temperature i pritiska, juri do turbine kroz aparat za sužavanje mlaznice. U kanalima aparata sa mlaznicama brzina plina naglo raste na 450-500 m/s i dolazi do djelomične konverzije toplinske (potencijalne) energije u kinetičku energiju. Gasovi iz aparata sa mlaznicama ulaze u lopatice turbine, gdje se kinetička energija plina pretvara u mehanički rad rotacija turbine. Lopatice turbine, rotirajući zajedno s diskovima, rotiraju osovinu motora i na taj način osiguravaju rad kompresora.

U radnim lopaticama turbine može se desiti ili samo proces pretvaranja kinetičke energije gasa u mehanički rad rotacije turbine, ili dalje širenje gasa sa povećanjem njegove brzine. U prvom slučaju, plinska turbina se naziva aktivnom, u drugom - reaktivnom. U drugom slučaju, lopatice turbine, pored aktivnog dejstva nadolazećeg gasnog mlaza, doživljavaju i reaktivni efekat usled ubrzanja toka gasa.

Konačna ekspanzija plina se događa u izlazu motora (mlaznica). Ovde se pritisak gasnog toka smanjuje, a brzina se povećava na 550-650 m/sec (u kopnenim uslovima).

Tako se potencijalna energija produkata sagorevanja u motoru pretvara u kinetičku energiju tokom procesa ekspanzije (u turbini i izlaznoj mlaznici). Dio kinetičke energije u ovom slučaju ide na rotaciju turbine, koja zauzvrat rotira kompresor, drugi dio - za ubrzavanje protoka plina (za stvaranje mlaznog potiska).

Turboelisni motori

Uređaj i princip rada. Za moderne avione

koji imaju veliku nosivost i domet leta, potrebni su motori koji bi mogli razviti potreban potisak uz minimum specifična gravitacija. Ove zahtjeve ispunjavaju turbomlazni motori. Međutim, oni su neekonomični u poređenju sa instalacijama na propelerima pri malim brzinama leta. S tim u vezi, neki tipovi aviona namenjeni za letove pri relativno malim brzinama i sa velikim dometom zahtevaju ugradnju motora koji bi kombinovali prednosti turbomlaznog motora sa prednostima elisne instalacije pri malim brzinama leta. Ovi motori uključuju turboprop motore (TVD).

Turboprop je plinskoturbinski avionski motor u kojem turbina razvija više snage nego što je potrebno za okretanje kompresora, a taj višak snage se koristi za okretanje propelera. Šematski dijagram TVD je prikazan na sl. 109.

Kao što se vidi iz dijagrama, turboelisni motor se sastoji od istih komponenti i sklopova kao i turbomlazni motor. Međutim, za razliku od turbomlaznog motora, propeler i mjenjač su dodatno montirani na turboelisni motor. Da bi postigla maksimalnu snagu motora, turbina mora razviti velike brzine (do 20.000 o/min). Ako se propeler rotira istom brzinom, tada će efikasnost potonjeg biti izuzetno niska, jer najveća vrednost efikasnost propelera u projektnim uslovima leta dostiže 750-1500 o/min.



Za smanjenje brzine propelera u odnosu na brzinu plinske turbine, u turboelisni motor je ugrađen mjenjač. Na motorima velike snage ponekad se koriste dva suprotno rotirajuća propelera, s jednim mjenjačem koji osigurava rad oba propelera.

Kod nekih turboelisnih motora kompresor pokreće jedna turbina, a propeler druga. Ovo stvara povoljne uslove za regulaciju motora.

Potisak u teatru stvara uglavnom propeler (do 90%) i tek neznatno zbog reakcije gasnog mlaza.

U turboelisnim motorima se koriste višestepene turbine (broj stupnjeva je od 2 do 6), što je diktirano potrebom da se rade veliki toplotni padovi na turboelisnoj turbini nego na turbomlaznoj turbini. Osim toga, korištenje višestepene turbine omogućava smanjenje njene brzine, a time i dimenzija i težine mjenjača.

Namjena glavnih elemenata teatra se ne razlikuje od namjene istih elemenata turbomlaznog motora. Tok rada pozorišta je takođe sličan onom kod turbomlaznog motora. Kao i kod turbomlaznog motora, struja vazduha prethodno komprimovana u ulaznom uređaju podvrgava se glavnoj kompresiji u kompresoru i zatim ulazi u komoru za sagorevanje, u koju se gorivo istovremeno ubrizgava kroz injektore. Plinovi nastali kao rezultat sagorijevanja mješavine zraka i goriva imaju visoku potencijalna energija. Oni jure u plinsku turbinu, gdje, gotovo potpuno šireći, proizvode rad koji se zatim prenosi na pogone kompresora, propelera i jedinica. Iza turbine, pritisak gasa je skoro jednak atmosferskom.

U modernim turboelisnim motorima, sila potiska dobivena samo zbog reakcije plinskog mlaza koji teče iz motora iznosi 10-20% ukupne sile potiska.

Bajpas turbomlazni motori

Želja da se poveća efikasnost potiska turbomlaznih motora pri visokim podzvučnim brzinama leta dovela je do stvaranja bajpasnih turbomlaznih motora (DTJE).

Za razliku od konvencionalnog turbomlaznog motora, u gasnoturbinskom motoru gasna turbina pokreće (pored kompresora i niza pomoćnih jedinica) kompresor niskog pritiska, inače zvan ventilator sekundarnog kruga. Ventilator drugog kruga DTRD-a može se pokretati i iz zasebne turbine koja se nalazi iza turbine kompresora. Najjednostavnija DTRD šema je prikazana na sl. 110.



Prvi (unutrašnji) krug DTRD-a je krug konvencionalnog turbomlaznog motora. Drugi (vanjski) krug je prstenasti kanal u kojem se nalazi ventilator. Stoga se bajpasni turbomlazni motori ponekad nazivaju turboventili.

Rad DTRD-a je sljedeći. Struja zraka na motoru ulazi u usis zraka i tada jedan dio zraka prolazi kroz visokotlačni kompresor primarnog kruga, drugi dio - kroz lopatice ventilatora (kompresor nizak pritisak) drugog kola. Budući da je kolo prvog kruga uobičajeno kolo turbomlaznog motora, tok rada u ovom krugu je sličan toku rada u turbomlaznom motoru. Djelovanje ventilatora sekundarnog kruga slično je djelovanju propelera s više lopatica koji se okreće u prstenastom kanalu.

DTRD se također može koristiti na supersonic aviona, ali u ovom slučaju, da bi se povećao njihov potisak, potrebno je osigurati sagorijevanje goriva u sekundarnom krugu. Da bi se brzo povećao (pojačao) potisak DTRD-a, ponekad se sagorijeva dodatno gorivo ili u struji zraka sekundarnog kruga ili iza turbine primarnog kruga.

Kada se dodatno gorivo sagori u sekundarnom krugu, potrebno je povećati površinu njegove mlazne mlaznice kako bi režimi rada oba kruga ostali nepromijenjeni. Ako ovaj uvjet nije ispunjen, protok zraka kroz ventilator sekundarnog kruga će se smanjiti zbog povećanja temperature plina između ventilatora i mlaznice sekundarnog kruga. To će dovesti do smanjenja snage potrebne za rotaciju ventilatora. Tada će, da bi se održala prethodna brzina motora, biti potrebno smanjiti temperaturu plina ispred turbine u primarnom krugu, a to će dovesti do smanjenja potiska u primarnom krugu. Povećanje ukupnog potiska će biti nedovoljno, au nekim slučajevima ukupni potisak pojačanog motora može biti manji od ukupnog potiska konvencionalnog dizel motora. Osim toga, povećanje potiska povezano je s visokom specifičnom potrošnjom goriva. Sve ove okolnosti ograničavaju primenu ove metode povećanja potiska. Međutim, povećanje potiska DTRD-a može se široko koristiti pri nadzvučnim brzinama leta.

Korišćena literatura: "Osnovi vazduhoplovstva" autori: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov

Preuzmi sažetak: Nemate pristup preuzimanju datoteka sa našeg servera.