Турбовентиляторный двигатель: Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие — турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Содержание

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие — турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Здравствуйте, друзья!

Итак, высокая тяговая эффективность плюс экономичность. Два кита современного авиационного двигателестроения. И то и другое очень важно. Но для газотурбинного двигателя (ГТД) совместить эти два часто противоположных понятия бывает достаточно сложно.

Из всех ГТД, используемых на самолетах, самый экономичный – это турбовинтовой двигатель (ТВД). Но летать с достаточно большой скоростью на нем невозможно. Зато это можно сделать, используя ТРД. Однако, тогда можно забыть об экономичности.

Идея о том, чтобы каким-нибудь образом сблизить две противоположности, ТРД и ТВД, сделать из двух половинок одну выдающуюся вещь уже давно витает в воздухе. Использование большой степени двухконтурности как раз и есть верный (и большой!) шаг в этом направлении.

О нем сегодня и поговорим, и сразу окажем отдельное внимание двигателю, который является на данный момент, пожалуй, самым распространенным в общей массе ТРД.

Это турбовентиляторный двигатель (ТВРД). Именно по причине его распространенности и очень частого использования, я решил рассказ о нем разместить отдельно.

В предыдущей статье о двигателях, подобных ему, вобщем-то было уже сказано немало. Ведь турбовентиляторный двигатель – это двухконтурный двигатель (ТРДД) с большой степенью двухконтурности (К>2). Степень двухконтурности (К), как мы уже говорили, это отношение массы воздуха, проходящего через второй контур к массе воздуха, проходящего через первый.

Схема турбовентиляторного двигателя.

Чем выше степень двухконтурности, тем выше экономичность двигателя. А ведь именно за этим в наше время всеобщих и всевозрастающих дефицитов, в том числе и дефицита природных углеводородов, коим является керосин в баках практически любого современного пассажирского лайнера (или транспортного самолета), как раз и гоняются (можно так сказать :-)) все авиастроители и эксплуатанты современных самолетов.

Экономичность (по сравнению с ТРД) при хороших тяговых показателях – это, как я уже сказал, главное (и перекрывающее все недостатки :-)) достоинтсво двухконтурных турбореактивных двигателей, еще в большей степени относящееся к турбовентиляторным двигателям. К тому же такие двигатели значительно менее шумны и это тоже замечательное положительное качество.

Турбовентиляторный двигатель обычно можно без труда отличить от других ТРД, в том числе и от ТРДД с малой степенью двухконтурности, по внешнему виду. Они частенько, скажем так, «короткие и толстые». Этакие бочонки на пилонах 🙂 (справедливости ради добавлю, что это не правило, но все же… :-)).

Двигатель GE90 на самолете Boeing-777-200LR. Каков «бочонок»? 🙂

Особенно яркие представители этого класса: General Electric GE90 (степень двухконтурности 8,14), устанавливаемые на Boeing-777-200/300 ; CFM56-5А/B (степень двухконтурности 5,5-6,0), устанавливаемые на самолеты семейства А320 ; CFM56-5C2 (степень двухконтурности 6,6), устанавливается на А340-200/300.

Двигатель GE90-115B.

Самолет Boeing-777-312ER с двигателями GE90.

Двигатель CFM56-5.

Самолет А340-200.

Причина такой их внешности проста. Ведь главный прирост тяги в ТРДД обеспечивается за счет увеличения расхода воздуха, а это, в свою очередь, можно сделать увеличивая размер проходного сечения, то есть попросту диаметр движка. Вполне понятно, что основная масса воздуха (на современых двигателях от 80% и больше) пойдет через второй контур. Для того, чтобы это обеспечить используется так называемый вентилятор. Он представляет собой рабочее колесо копрессора большого диаметра, которое подает воздух в оба контура, и в первый и во второй.

В первом воздух, уже немного повысив свое полное давление в рабочем колесе вентилятора, поступает в компрессор низкого давления (КНД) и далее все, как в обычном ТРД. То есть оставшаяся часть компрессора (КНД плюс КВД), камера сгорания, турбина и сопло. Об этом я уже писал, неоднократно, в частности здесь и здесь.

А во втором контуре воздух, сжатый (степень сжатия невысока, 1,5 — 2)) после рабочего колеса вентилятора, проходя дальше по кольцевому каналу, попадает на венец неподвижных лопаток направляющего аппарата (НА).

Работа турбовентиляторного двигателя с большой степенью двухконтурности без смешения потоков.. А — ротор НД, В — ротор ВД, С — корпус (статор) ; 1- мотогондола, 2 — вентилятор, 3 — КНД, 4 — КВД, 5 — камера сгорания, 6 — ТВД, 7 — ТНД, 8 — сопло первого контура, 9 — сопло второго контура.

В нем он немного повышает свое статическое давление. Происходит это потому, что проходы между лопатками направляющего аппарата имеют вид расширяющегося канала и воздух в нем тормозится. По закону Бернулли давление в потоке растет. Так работают все осевые компрессоры, а закон Бернулии – один из основных в аэродинамике. О нем я ранее уже упоминал.

В НА поток выравнивается в осевом направлении и далее попадает в сопло, где и создается реактивная тяга. Рабочее колесо вентилятора вместе с лопатками НА являют собой, по сути дела, ступень компрессора низкого давления. Таких ступеней у турбовентиляторного двигателя может быть и две и, гораздо реже, три. Но в основном, конечно, одна. Рабочее колесо вентилятора на подавляющем большинстве

ТВРД вращается в гордом одиночестве :-).

Из-за необходимости пропускать большой объем воздуха через второй контур, диаметр двигателя достаточно велик. И как раз из этой положительной необходимости и проистекают два главных недостатка ТВРД.

Первое – это сам большой диаметр. Он очень даже бросается в глаза, особенно на самолетах с двумя двигателями (в отличие от четырех), например на В-777, или А320. Такой большой лобовой размер обязательно означает большое лобовое сопротивление. От этого никуда не деться, поэтому и применяются такого рода двигатели на больших, пассажирских и транспортных, самолетах, для которых более важна экономичность, нежели скорость.

А второе – это масса, слово для любого авиапроектировщика неприятное :-). Ведь не зря при проектировании часто бывает, что борьба ведется чуть ли не за граммы веса. Размер практически всегда тянет за собой массу, этого тоже не избежать. Остается только уменьшать ее каким-либо другим способом.

Из этих соображений канал второго контура вместе с выходным соплом на ТВРД с большой двухконтурностью выполнен укороченным (короче – меньше масса). То есть расстояние от входа и до среза сопла во втором контуре значительно меньше, чем в первом. Первый контур «торчит» этаким удлинненным конусом из центральной части «бочонка», коим является

турбовентиляторный двигатель :-).

Это кстати еще означает, что такие ТРВД, большого диаметра и, соответственно, большой степени двухконтурности работают без смешения потоков (об этом здесь). Однако ТРВД с более низкой степенью двухконтурности могут выполняться и со смешением потоков.

Двигатель PW4084 для самолетов Boeing-777-200/300. Пример двигателя без смешения потоков. 1 — воздухозаборник, 2 — узлы крепления двигателя, 3 — пилон, 4 — агрегаты двигателя, 5 — сопло второго контура, 6 — сопло первого контура.

Двигатель V2500 для самолетов Airbus A320 и MD-90. Пример двигат еля со смешением потоков в мотогондоле. 1 — воздухозаборник, 2 — пилон, 3 — агрегаты двигателя, 4 — система реверса, 5 — кольцевой смеситель, 6 — общее сопло.

Российские (советские) двигатели типа ПС-90А (степень двухконтурности 4,5 ; самолет ИЛ-96-300/400, ИЛ-76МД, ТУ-204/214) или Д-18Т (степень двухконтурности 5,6 ; самолет АН-124 «Руслан», АН-225 «МРИЯ») в своих мотогондолах выглядят постройнее (скорей всего из-за меньшей степени двухконтурности, или конструктивного исполнения) :-).

Турбовентиляторный двигатель ПС-90А.

Самолет ТУ-204-100.

Транспортный ИЛ-96-400Т и ИЛ-76 с двигателями ПС-90А.

Турбовентиляторный двигатель Д-18Т.

Транспортный самолет АН-124 «Руслан» с двигателями Д-18Т.

Транспортный самолет АН-225 «МРИЯ» с двигателями Д-18Т. Самый большой в мире и в единственном экземпляре.

Еще одна конструктивная особенность турбовентиляторных двигателей с большой степенью двухконтурности позволяет уменьшить общую массу движка. Это упрощенная и облегченная система реверса тяги, применяемая при торможении после посадки. Это можно отметить уже как положительное качество. Получается оно за счет того, что реверсирование происходит только с использованием воздуха второго контура, который не имеет ни высокой температуры ни высокого давления.

Реверс тяги на A340 с двигателями CFM56-5C.

Из-за небольших относительных по длинне размеров внешний корпус второго контура вместе с выходным соплом иногда принимают за обтекатель вентилятора. На самом деле это конечно не так. Однако существуют двигатели, внешне похожие на турбовентиляторные, у которых этот обтекатель есть.

Это турбовинтовентиляторные двигатели (ТВВД). Считается, что такой тип двигателя в определенном смысле дальнейшее развитие ТВРД. Степень двухконтурности такого двигателя очень высока и теоретически может изменяться до 20 и даже больше, вплоть до 90 едениц.

Главная его особенность в том, что вентилятор турбовентиляторного двигателя, представляющий в нем по сути ступень компрессора низкого давления, в ТВВД превратился в винтовентилятор, который представляет из себя либо два соосных многолопастных винта относительно малого диаметра, вращающихся в разные стороны, либо один винт такой же конфигурации. Лопасти этих винтов специального профиля и формы, саблевидные. Шаг лопастей изменяемый.

Теоретически такие двигатели занимают, в общем-то, среднее положение между ТВРД и ТВД. Диаметр винтовентилятора меньше диаметра обычного винта (при прочих равных условиях) примерно на 40%. Специальная форма лопастей делает возможной динамическое повышение давления воздуха после прохождения винтовентилятора и на вход в компрессор он поступает уже предварительно динамически сжатым. То есть прослеживается аналогия с ТВРД.

Схема турбовинтовентиляторного двигателя.

Однако по данным исследований и испытаний ТВВД в крейсерском полете при одинаковой с ТВРД дальности полета и коммерческой нагрузке расходует топлива на 25-30% меньше. То есть эффект значительный.

Ранее я уже говорил, что двухконтурные ТРД (и конечно же турбовентиляторные двигатели, к ним относящиеся) выполняются чаще всего по многовальной схеме. То есть каждый узел компрессора (КНД, КВД) а также вентилятор вращает своя турбина. В механическом плане они друг от друга не зависят и соединены между собой отдельными валами, конструктивно расположенными один внутри другого.

Но если вентилятор в турбовентиляторном двигателе приводится непосредственно от вала турбины низкого давления (ТНД) (либо свободной турбины), то винтовентилятор в ТВВД получает вращательный момент от той же турбины через промежуточный редуктор, обычно расположенный в передней части движка перед компрессором.

Сделано это, во-первых, из соображений придания винтам винтовентилятора разного направления вращения (если винтовентилятор двойной), а во-вторых (и это главное :-)) для того, чтобы винт имел пониженную по сравнению с турбиной частоту вращения и, тем самым, было бы обеспечено правильное оптимальное обтекание воздушным потоком лопастей винта с обеспечением его достаточно высокого КПД.

Редуктор (чаще всего он бывает планетарного типа, дифференциальный), являющийся столь важным узлом для турбовинтовентиляторного двигателя, одновременно и слабое место в его конструкции. Он имеет самый низкий КПД из всех шестеренчатых редукторов, надежно работает только до тяги винта порядка 18 тонн (после возможны разрушения), чувствителен к качеству масла, его температуре и давлению.Расход масла в этом редукторе довольно велик.

Однако работы в этом направлении продолжаются и стоит сказать, что по этому же пути в свое время пошли некоторые двигателестроительные фирмы. Именно поэтому в эксплуатации сейчас находятся также и редукторные турбовентиляторные двигатели (geared turbofan). У них вентилятор приводится от вала турбины через планетарный редуктор.

Турбовентиляторный двигатель с редуктором вентилятора. 1 — вентилятор, 2 — редуктор.

И вентилятор и приводящая турбина в результате работают в наиболее подходящих для себя условиях. Считается, что такой двигатель работает более эффективно, расходует меньше топлива, имеет меньшую массу, более простой узел турбины, меньше шумит.

Для примера, двигатель-ветеран такого класса – это изделие американской фирмы Lycoming (ныне Honeywell Aerospace) ALF 502. Он устанавливался на региональные самолеты British Aerospace 146 и самолеты бизнес-класса Bombardier Challenger 600.

Турбовентиляторный двигатель ALF502 с редуктором вентилятора.

Региональный самолет British Aerospace 146-200.

Самолет Bombardier Challenger 604 с двигателями ALF502.

А сейчас усиленно рекламируется ультрасовременный geared turbofan производства фирмы Pratt & Whitney — PW1000G. Он успешно прошел испытания (для этого использовалась летающая лаборатория на базе Boeing-747) и теперь планируется к установке на разрабатываемые и вновь запускаемые в серию новые региональные самолеты, такие как Bombardier C-серии, Mitsubishi Regional Jet и Ирку́т МС-21. Последний из этого списка – это разработка российских КБ. Его планируют запустить в серию к 2017 году.

Двигатель Pratt & Whitney — PW1000G с планетарным редуктором вентилятора.

Планетарный редуктор двигателя типа geared turbofan.

Перспективный самолет Bombardier CS-300.

Перспективный самолет Mitsubishi Regional Jet (модель) на котором планируются к установке двигатели Pratt & Whitney — PW1000G

Самолет МС-21 Иркут с двигателями Pratt & Whitney — PW1000G.

Помещаю здесь небольшое видео об этом двигателе и его преимуществах. Оно на английском языке, но даже людям его не знающим будут понятны общие принципы (а большего и не нужно :-))

Однако вернемся к ТВВД. Надо сказать, что они могут быть выполнены как с обтекателем винтовентилятора, так и без него, в зависимости от замысла конструктора и возможностей его реализации.

Широким представительством турбовинтовентиляторные двигатели похвастаться не могут, к сожалению. Наиболее широко известен сейчас двигатель Д-27 (разработка и производство: Запорожское машиностроительное конструкторское бюро „Прогресс“ имени академика А. Г. Ивченко ), который предназначался для установки на новые высокоэкономичные пассажирские и транспортные самолеты с улучшенными взлетно-посадочными характеристиками. Это такие, как АН-70, АН-180, БЕ- 42, ЯК-44.

Турбовинтовентиляторный двигатель Д-27.

Самолет ЯК-44 (макет). На нем планировалась установка двигателей Д-27. Работы по созданию самолета прекращены.

К сожалению, самолетам из этого списка (неполного к тому же), мягко говоря, сильно не повезло :-). Большинство из них по тем или иным причинам (главная – это, вобщем-то развал Советского Союза) не используют двигатель Д-27, либо не летают вообще.

Единственный успешно летающий самолет – это АН-70. Он хорошо показывает преимущества турбовинтовентиляторного двигателя Д-27. Да и сам по себе выглядит и летает очень неплохо :-).

Транспортный самолет АН-70 с двигателями Д-27.

А Д-27 по сути дела единственный на данный момент в мире, готовый к эксплуатации турбовинтовентиляторный двигатель без внешнего обтекателя (капота) винтовентилятора. Его предшественник — двигатель Д-236, созданный на основе Д-36. Он был разработан на том же предприятии для отработки концепции турбовинтовентиляторного двигателя. Испытывался на самолетах-лабораториях ИЛ-76ЛЛ и ЯК-42Е-ЛЛ.

Двигатель Д-236 на самолете ЯК-42Е-ЛЛ. Вид сзади.

Двигатель Д-236 на самолете ЯК-42Е-ЛЛ.

Второй известный двигатель типа ТВВД это НК-93. На нем уже установлен обтекатель. Еще говорят, что винтовентилятор закапотирован. Этот двигатель чисто российский и в техническом и инновационном плане является продуктом очень высокого качества.

Один маленький пример. По подсчетам специалистов, на самолете ИЛ-76 вместо ныне стоящих четырех турбовентиляторных Д-30КП (или ПС-90А-76) можно было бы поставить два НК-93. При этом дальность ила увеличилась бы на 45%.

Этот двигатель мог быть успешно использован на перспективных и ныне летающих самолетах, таких как ТУ-204, ТУ-214, ТУ-330, ИЛ-96, ИЛ-76, существенно улучшая их характеристики.

Однако судьба этого движка незавидна. Работы по нему начались еще в 1985 году на СНТК им. Н.Д. Кузнецова в Самаре и вначале шли довольно удачно. Но потом начались мытарства, не завершившиеся по сей день. Пресловутая перестройка, практически полное отсутствие финансирования, произвол, недальновидность и иной раз, я бы сказал, саботаж чиновников и руководителей различных рангов. Этот список сейчас, к сожалению, известен всем живущим в России.

Турбовинтовентиляторный двигатель НК-93.

Схема двигателя НК-93.

Испытания и дальнейшие работы по совершенствованию двигателя были практически полностью остановлены. Из 10-ти построенных НК-93 в воздух не поднялся ни один. И только в мае 2007 года удалось начать летные испытания. Двигатель «полетел» на летающей лаборатории ИЛ-76ЛЛ на аэродроме ЛИИ в Жуковском. Причем это произошло вовсе не потому, что появились деньги, а только благодаря энтузиазму и самоотверженности специалистов и некоторых трезвомыслящих руководителей.

Самолет ИЛ-76ЛЛ с двигателем НК-93.

Двигатель НК-93 под крыло ИЛ-76ЛЛ.

Однако дальше дело не двинулось, а теперь и вовсе застопорилось. Через три года двигатель опять перевезли в Самару и теперь удастся ли его вытащить «из этой помойки» ( слова Владимира Пташина, заместителя генерального директора ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова») совсем непонятно.

И это при том, что за рубежом двигателя такого класса до сих пор (пока!) еще нет, а НК-93 готов уже как минимум на 80%. Причем известно, что в России существует постоянный, непроходящий дефицит авиационных двигателей. Вобщем все, как всегда. Наступаем на те же грабли. Прошу прощения за то, что несколько отвлекся, но знаете ли, «за Державу обидно»….

Вернемся, однако, к чисто техническим вопросам :-)…
За рубежом в экспериментальном варианте существует еще несколько моделей интересных, необычных по виду двигателей. Все они выполнены по одинаковой схеме и самый, пожалуй, известный среди них это так называемый двигатель с открытым ротором (Open Rotor Jet Engine), носящий наименование GE36. Это разработка компании General Electric (GE) в сотрудничестве с NASA.

Двигатель GE36 на самолете MD-81.

Но это не последнее для него название :-). Его также ниогда именуют Ultra High Bypass Turbofan. То есть турбовентиляторный двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности.

Схема двигателя GE36.

Еще одна (объемная) схема двигателя GE36.

Кроме того этот двигатель также иногда называют турбовинтовентиляторным ( по-английски propfan), хотя отличие в организации воздушного потока первого контура по сравнению с классическими ТВВД (Д-27 и НК-93) видно сразу. Еще одно название двигателя GE 36 — Unducted fan (UDF- принятое как основная маркировка), что я бы перевел как бесканальный турбовентиляторный двигатель. Это в том смысле, что канала второго контура на нем как такового нет. Впрочем это относится ко всем ТВВД :-).

Он тоже занимает некое промежуточное положение между ТВРД и ТВД. В этом плане высокие тяговые характеристики турбовентиляторного двигателя сочетаются с с высокой экономичностью турбовинтового. Вентилятор в нем полностью вынесен наружу за корпус двигателя в заднюю его часть и превратился в два соосных многолопастных вращающихся в противоположные стороны винта, которые приводятся от газового потока по принципу свободной турбины. Лопасти винтов саблевидные (типа ятаган), изменяемого шага.

Форма лопастей обусловлена старанием разработчиков обеспечить их максимально-возможную эффективность на больших скоростях вращения. Отклонение передней кромки лопасти назад ( как изогнутая сабля) сродни стреловидности крыла самолета, предназначенного для полета со скоростями выше 700 км/ч (в том числе и на сверхзвуковых скоростях).

Это позволяет уменьшить влияние одного из видов аэродинамического сопротивления — волнового. Оно возникает при обтекании поверхности воздушным потоком с около- и сверхзвуковой скоростью. А именно такие условия обтекания возможны на концах лопастей воздушного винта при большой частоте вращения, либо при большом диаметре винта.

Открытый ротор GE36 это и есть, по сути дела, воздушный винт. Поэтому стреловидность его лопастей меняется по принципу ятагана для обеспечения их высокой эффективности. Предполагается, что специальная конструкция и форма лопастей позволит самолету с такими двигателями достичь скоростей порядка 850 -900 км/ч.

Немного овлекаясь скажу, что и на двигателе Д-27 лопасти винтов имеет саблевидную форму по той же вышеописанной причине. Кроме того на многих турбовентиляторных двигателях (особенно безредукторных и с вентилятором большого диаметра) лопатки вентилятора тоже имеют своеобразную, довольно сложную форму, способствующую более эффективному обтеканию их и следующих за ними элементов воздушным потоком.

Двигатель GE90 на самолете Boeing 777-300ER. Обратите внимание на размеры и форму лопаток вентилятора.

На этой фотографии турбовентиляторный двигатель GE90, считающийся самым большим двигателем в мире (по диаметру входа), на самолете Boeing-777-300ER. Обратите внимание на форму лопаток его вентилятора. Это то, о чем я писал выше. Заодно оцените размеры. Каково, а :-)? (Молодой человек на фото удобен для сравнения :-).)

Однако, вернемся к нашим баранам :-)… Испытания двигателя GE36 проводились еще во второй половине 80-х годов на базе самолета McDonnell Douglas MD-80 (MD-81 UHB) и Boeing-727. Тогда была зафиксирована его высокая экономичность. По сравнению с ТВРД (при прочих равных условиях) она составила порядка 30-35%.

Самолет МD-81 с двигателем GE36.

Boeing-727 с двигателем GE36.

Двигатель GE36.

Главным недостатком такого двигателя оказался сильный шум, производимый вращающимися лопастями. Это была одна из причин прекращения его практических испытаний. В настоящее время проводится дальнейшая проработка двигателя в лабораториях NASA.

Особенно активизировалась она с 2008 года. GE и NASA активно сотрудничают с франзуской авиастроительной фирмой SNECMA по вопросу разработки лопастей винтовенилятора. А с 2008 года таким же двигателем вплотную занялась фирма Rolls-Royce. На рисунке их опытная модель RIG 145 (степень двухконтурности 50).

Перспективный двигатель с открытым вторым контуром фирмы Rolls-Royce.

Мысль человеческая, как видите, штука пытливая. Постоянно появляются новые идеи, часто способные поднять авиационное двигателестроение на все более высокий уровень. Это, конечно, факт. Только очень бы хотелось, чтобы это почаще происходило именно у нас, в России. Тем более, что возможности для этого еще не иссякли. Нужно только побороть кое-какие беды. Дороги, вот, вроде делаются, значит осталось последнее……

В заключение еще видео. К сожалению, сегодня все ролики о движках на английском. Но я все же решил их разместить, потому что, во-первых, других нет :-), а во-вторых, несмотря на другой язык все довольно понятно и ролики создают правильное общее впечатление и дают верные понятия о работе и преимуществах турбовентиляторных и винтовентиляторных двигателей. А если что-то непонятно, спрашивайте, я разъясню, все что знаю сам :-).

Первые четыре ролика – рекламные фирмы GE. В самом первом, кстати, показаны испытания GE36. Показаны так же различные типы турбовентиляторных двигателей, в том числе GE90 и GEnx (для нового лайнера Boeing-747-8), принцип их работы, преимущества и заводская сборка. Крайний ролик – полет АН-70.

На сайте есть отдельная статья, посвященная принципиальному описанию ТВВД.

На этом сегодня все :-). До новых встреч, буду рад видеть вас на сайте снова :-).

Фотографии кликабельны.

Принцип работы турбовентиляторного двигателя | Первым делом самолёты

Турбовентиляторный двигатель технологически очень сложное изделие, но работающее по довольно простому и понятному принципу. Расскажем, о его устройстве и какие процессы и как в нём протекают. Сначала разберёмся с терминами. Слово турбовентиляторный произошло от английского turbofan, причём англоязычный мир имеет под словом turbofan абсолютно любой двухконтурный турбореактивный двигатель.

При этом они разделяют их с низкой и высокой степенью двухконтурности соответственно, а степень двухконтурности – это параметр, который показывает отношение расхода массы воздуха через внешний контур к расходу во внутреннем. Итак, неотъемлемое свойство турбовентиляторного двигателя высокая степень двухконтурности – для современных изделий от 4 и выше.

Чтобы как можно больше воздуха расходовать через внешний контур используется вентилятор большого диаметра, энергия для его вращения появляется за счёт работы внутреннего контура и в этом заключается суть работы турбовентиляторного двигателя, где с помощью вентилятора создаётся около 80% всей тяги.

Рассмотрим типичное устройство и как это работает. Турбовентиляторный двигатель имеет внешний и внутренний контуры. На входе в двигатель имеется вентилятор большого диаметра, который подаёт воздух в оба контура, устройство внутреннего контура подобно обычному турбореактивному двигателю, который состоит из компрессора, турбины, камеры сгорания и реактивного сопла.

Схема турбовентиляторного двигателя

Сначала воздух, немного увеличив давление, после вентилятора попадает в компрессор низкого давления, затем он попадает в компрессор высокого давления, который вращается в несколько раз быстрее. После прохождения обоих компрессоров, воздух, сжатый более чем в 30 раз и сильно нагретый от высокого давления попадает в камеру сгорания. Здесь он смешивается с топливом, которое подаётся с помощью форсунок и поджигается. Далее раскалённый газ с температурой около 1600 градусов и выше начинает совершать полезную работу.

Сначала он попадает в турбину высокого давления, которая заставляет вращаться, находящийся с ней на одном валу компрессор высокого давления. Затем, потратив часть энергии и снизив свою температуру, раскаленный газ попадает в турбину низкого давления, которая находится на одном валу с компрессором и вентилятором. Потеряв большую часть энергии, раскалённый газ попадает в сопло и совершает последнее полезное действие – создаёт реактивную тягу. Таков принцип работы внутреннего контура, который создаёт лишь 20% всей тяги вентиляторного двигателя.

На рисунке хорошо видны вентилятор, компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, камера сгорания, турбина высокого давления, турбина низкого давления и сопло.

Принцип работы внешнего контура. Турбина низкого давления, находящаяся на одном валу с вентилятором, заставляет его вращаться, воздух, пройдя через лопатки вентилятора и немного увеличив своё давление, проходит через спрямляющий аппарат, его неподвижные лопатки поворачивают поток воздуха в осевом направлении, заодно повышая его давление. Затем воздушный поток попадает в сопло, где создаётся реактивная тяга.

Вот и весь принцип работы вентиляторного двигателя. Разумеется, каждый конкретный двигатель имеет свои особенности и различия, больше всего они касаются устройства внутреннего контура, но схема исполнения всегда остаётся плюс минус одинаковой. Обычно разница заключается в количестве ступеней компрессора и турбины, также помимо двухвальной схемы используется и трёхвальная, когда вентилятор и компрессор низкого давления больше не связаны, в таком случае используется промежуточная турбина, которая вращает только компрессор низкого давления на отдельном валу.

Ещё один способ увеличения эффективности конструкции – это установка редуктора на валу, который соединяет турбину низкого давления и вентилятор, такое решение позволяет им работать на оптимальных для себя режимах. Устройство внешнего контура также может иметь заметные отличия. При относительно небольшой степени двухконтурности в двигателе может использоваться смешение потоков, где газ из обоих контуров попадает в единую камеру сгорания и покидает через общее сопло.

Но, такая схема не подходит для более габаритных двигателей с высокой степенью двухконтурности, так как масса двигателя значительно вырастет, поэтому практически во всех вентиляторных двигателях потоки не смешиваются и длина внешнего контура всегда меньше внутреннего. Вот собственно и всё – таков принцип и способы повышения эффективности работы турбовентиляторного двигателя.

пять фактов о новом российском двигателе

На прошлой неделе на иркутский авиазавод были доставлены первые турбореактивные двигатели ПД-14 производства ОДК. Они будут впервые установлены на новейший российский лайнер МС-21. Ожидается, что самолет с двигателями ПД-14 поднимется в небо уже в этом году.

Испытания МС-21 с двигателями ПД-14 – знаковое событие для отечественного авиастроения. В чем же их уникальность и почему ПД-14 считают одним из самых прорывных проектов в гражданской авиации за последние десятилетия?

1/ Первый постсоветский авиадвигатель

ПД-14 – первый турбовентиляторный двигатель, созданный в современной России. Последней аналогичной разработкой был авиадвигатель четвертого поколения ПС-90А, выпущенный в СССР в конце 1980-х.

Идея создания двигателя нового поколения появилась в начале 2000-х годов. Российской двигателестроительной отрасли требовался проект, который стимулировал бы ее развитие и помог устранить накопившееся технологическое отставание от стран-лидеров.

Конечно, подобный глобальный проект не мог быть реализован одним конструкторским бюро или заводом. Изначально закладывалось участие практически всех отечественных двигателестроительных предприятий и профильных НИИ. В 2006 году было подписано соглашение о создании двигателя, который получил название ПД-14 (перспективный двигатель тягой 14 т). Головным разработчиком стало пермское конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель», а головным изготовителем «ОДК-Пермские моторы».

Первые наземные испытания ПД-14 прошли в 2012 году, первые летные – в 2015-м. В 2018 году Росавиация выдала двигателю сертификат типа, подтверждающий готовность изделия к серийному производству и эксплуатации.

2/ Новый двигатель для нового самолета

Первым самолетом, который ПД-14 поднимет в воздух, станет перспективный российский лайнер МС-21. Он относится к самому массовому сегменту пассажирских самолетов − ближне- и среднемагистральным узкофюзеляжным авиалайнерам. Как и новый двигатель, МС-21 является первым самолетом подобного типа, полностью разработанным и выпущенным в современной России.

МС-21 («Магистральный самолет XXI века») – самолет нового поколения, который объединяет в себе передовую аэродинамику, современную силовую установку и продвинутые системы управления, а также новые решения для комфорта пассажиров. МС-21 создавался для замены устаревшего Ту-154.

Работы над самолетом велись параллельно с разработкой двигателя. Недавно первые ПД-14 были переданы компании «Иркут» для установки на МС-21-300. На данный момент собрано четыре опытные машины. Пятый самолет, предназначенный для полетов с ПД-14, находится в сборке. Летные испытания двигателя в составе МС-21-300 должны пройти в 2020 году.

Вместе с такими перспективными моделями отечественного и совместного производства, как Ил-114, SSJ100 и CR929, самолет МС-21 обеспечит полноценное присутствие нашего авиапрома на мировом рынке гражданских лайнеров. По прогнозам экспертов, МС-21 может занять от 5 до 10% мирового рынка в своем сегменте.

3/ Один из немногих в мире

В мире существует всего четыре государства, способные по полному циклу создавать современные турбовентиляторные двигатели: Россия, США, Великобритания и Франция. И каждое из них строго охраняет результаты исследований и свои ноу-хау в двигателестроении. Например, Франция производит горячие части двигателей SaM‑146 только на своей территории.

Одним из показателей уровня двигателестроения в стране является собственное производство лопаток турбин для авиадвигателей. В нашей стране такое производство есть. А в декабре 2019 года на базе рыбинского предприятия «ОДК-Сатурн» открылся крупнейший в России центр по изготовлению лопаток турбин с годовой мощностью в 2 тыс. комплектов.

Проект ПД-14, помимо создания самого двигателя, включает в себя важнейший элемент – обеспечение послепродажного обслуживания. Планируется большой объем работы по этому направлению: создание центра поддержки с круглосуточной работой 365 дней в году, открытие сети полевых представительств, станций обслуживания двигателей, обеспечение замены модулей в эксплуатации. Ожидается, что это все в совокупности должно увеличить зарубежные перспективы нового российского двигателя.

4/ Новые технологии и материалы

Разработка современного турбореактивного двигателя – более длительный процесс, чем разработка самого самолета. ПД-14 разрабатывался на основе проверенных временем конструкторских решений с применением современных технологий. При этом ставилось условие использовать только отечественные материалы. Конструкторами было разработано и внедрено 16 ключевых технологий, например, лопатки турбины из легчайшего интерметаллида титана или продвинутая система охлаждения, позволяющая турбине работать при температуре до 2000 °К.

При создании двигателя применяются новые российские сплавы титана и никеля. Конструкция мотогондолы на 65% состоит из отечественных полимерных композитов, благодаря чему достигается необходимый уровень шумоизоляции и снижается масса двигателя. Всего в двигателе задействовано около 20 новых российских материалов, при этом все они прошли сертификацию по международным нормам.

Внедренные инновации позволили снизить расход топлива, сделав ПД-14 более экологичным и экономичным. Предполагается, что эксплуатационные расходы ПД-14 будут ниже на 14-17%, чем у существующих аналогичных двигателей, а стоимость жизненного цикла ниже на 15-20%.

5/ Не один двигатель, а целое семейство

Перед конструкторами стояла задача разработать унифицированный газогенератор, ключевой элемент двигателя, на базе которого можно было бы производить установки различных мощностей для использования в авиации и на земле.

ПД-14 – это первый двигатель в будущем семействе, разработанный для авиалайнера МС-21-300. Среди его ближайших «родственников», планируемых к выпуску − модификации ПД-14А для самолета МС-21-200 и ПД-14М для самолета МС-21-400. Двигатель ПД-8 сможет устанавливаться на самолеты Ан-148, Sukhoi Superjet 100, Sukhoi Superjet 75, Ту-334, Бе-200. Для Ил-96 и Ту-204 можно будет использовать ПД-18 тягой 18-20 тонн.

Сфера применения двигателей семейства ПД не ограничится летательными аппаратами. Турбореактивные двигатели на базе единого газогенератора можно будет использовать в промышленных целях в составе электрогенераторных и газоперекачивающих установок.

Турбовентиляторный реактивный двигатель | Техника и человек

Реактивный двигатель в свое время дал возможность самолетам преодолевать звуковой барьер и летать на больших скоростях, что стало настоящим прорывом как в гражданской, так и в военной авиации. Но, как это частенько бывает, не все в нем оказалось идеальным. Увеличение мощности повлекло за собой увеличение расхода топлива, что не могло не сказаться на стоимости перелетов. С тех пор авиаконструкторы постоянно ищут решения, позволяющие объединить высокую эффективность с экономичностью. Одним из возможных вариантов является двухконтурный турбореактивный двигатель и в частности его вид – турбовентиляторный реактивный двигатель (ТВРД).

Турбовентиляторные реактивные двигатели – это все те же газотурбинные двигатели (ГТД), в семейство которых входят практически все современные авиационные силовые установки. ГТД относятся к тепловым машинам, в которых тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую. Главной особенностью всех ГТД является наличие турбины – вала с лопастями, которые воспринимают часть выработанной энергии и приводят в движение мотор. Наиболее простыми по строению считаются обычные турбореактивные двигатели (ТРД), состоящие из компрессора, камеры сгорания, турбины и сопла. Но, как было отмечено выше, такая конструкция хоть и обеспечивает необходимую мощность, при этом потребляет много топлива. Самыми же экономными в плане расхода топлива считаются турбовинтовые двигатели (ТВД), у которых тягу создает не реактивный поток, а винт, приводимый в движение турбиной. Правда, самолеты, оснащенные такими моторами, не могут преодолевать звуковой барьер, так что их возможности ограничены. Они используются в гражданской авиации на самолетах, летающих на большие расстояния с дозвуковой скоростью. Авиаконструкторы ищут возможность соединить эти два основных типа ГТД, чтобы получить эффективный и экономичный силовой агрегат, и турбовентиляторный реактивный двигатель – это как раз один из результатов их работы.

Перед тем, как перейти непосредственно к ТВРД, стоит обратить внимание на такое понятие, как двухконтурность реактивных моторов. Двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД) представляют собой обычные реактивные моторы, оснащенные дополнительным – внешним – контуром, который «обволакивает» их корпус. Между внешним и внутренним корпусом есть кольцевой канал, по которому проходит воздушный поток. То есть, при работе двигателя воздушный поток, который всасывает компрессор, попадает не только во внутренний контур, но и во внешний, что увеличивает расход воздуха и повышает эффективность работы. Степень двухконтурности таких двигателей определяется отношением количества воздуха, которое проходит через внешний контур, к количеству воздуха во внутреннем. Чем больше это значение, тем эффективнее работа силового агрегата.

Устройство

А теперь самое время перейти к турбовентиляторному реактивному двигателю, который как раз и является одним из видов ТРДД со степенью двухконтурности больше 2-х. ТВРД, как двухконтурный двигатель, состоит из первого контура – обычного ТРД, и второго. Первый контур включает в себя вентилятор, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления и сопло. Второй контур представляет собой кольцевой канал с неподвижными лопатками внутри и соплом.

Компрессор высокого давления (КВД), как правило, осевой и состоит из нескольких ступеней, каждую из которых формируют подвижные и неподвижные лопатки, закрепленные на валу. Чем больше ступеней, тем выше степень сжатия воздуха. Подвижные лопатки расположены впереди, они засасывают и сжимают воздушный поток, который потом попадает на неподвижные лопасти, задающие ему осевое направление.

Вентилятор – это своего рода тот же компрессор, его даже порой называют компрессором низкого давления и считают одной из ступеней КВД. Обычно он одноступенчатый, чего вполне достаточно для предварительно сжатия воздуха, но в некоторых случаях встречаются и двух- и трехступенчатые вентиляторы.

Камера сгорания может быть кольцевой или трубчатой. Ее поверхность имеет отверстия для лучшего вентилирования и охлаждения. В самой камере установлены форсунки для подачи топлива.

Турбина высокого давления – это основа мотора. Собственно, это тот же компрессор, только с обратным принципом работы: в случае с турбиной не она воздействует на газовый поток, а поток воздействует на нее, отдавая часть своей энергии. Ее конструкция состоит из неподвижных лопаток, выпрямляющих поток расширенных газов, и подвижных лопаток, которые и создают крутящий момент. Как и компрессор, она может иметь несколько ступеней.

Турбина низкого давления – это свободная турбина, вращающая вентилятор. Она тоже вращается под воздействием расширенных газов Две турбины не связаны между собой механически и работают независимо одна от другой. Вал второй турбины при этом обычно находится внутри вала первой, но есть конструкции, предусматривающие наличие трех валов.

Принцип работы

Принцип работы ТВРД заключается в следующем. Поток воздуха захватывается вентилятором и, частично сжимаясь, направляется по двум направлениям: в первый контур к компрессору и во второй на неподвижные лопатки. Вентилятор при этом играет роль не винта, создающего тягу, а компрессора низкого давления, увеличивающего количество воздуха, проходящего через двигатель. В первом контуре поток сжимается и нагревается при проходе через компрессор высокого давления и попадает в камеру сгорания. Здесь он смешивается с впрыснутым топливом и воспламеняется, в результате чего образуются газы с большим запасом энергии. Поток расширяющихся горячих газов направляется на турбину высокого давления и вращает ее лопатки. Эта турбина вращает компрессор высокого давления, который закреплен с ней на одном валу. Далее газы вращают турбину низкого давления, приводящую в движение вентилятор, после чего попадают в сопло и вырываются наружу, создавая реактивную тягу.

В это же время во втором контуре поток воздуха, захваченный и сжатый вентилятором, попадает на неподвижные лопатки, выпрямляющие направление его движения так, чтобы он перемещался в осевом направлении. При этом воздух дополнительно сжимается, после чего попадает в сопло второго контура и выходит наружу, создавая дополнительную тягу. Два контура обычно не смешиваются между собой, но есть и исключения.

Преимущества и недостатки турбовентиляторных двигателей

Преимущества

Чем же так привлекателен турбовентиляторный реактивный двигатель? В первую очередь он дает возможность экономии топлива без потерь мощности, что так важно для реактивных двигателей. Кроме того, этот мотор менее шумный, чем его «сородичи». Еще одно преимущество – наличие упрощенной реверсной системы тяги. При торможении самолета используется тяга внешнего контура.

Недостатки

Что же касается недостатков, не обошлось и без них. Любые дополнительные компоненты конструкции двигателей – это дополнительный вес, что для авиации очень важно, а дополнительный контур немалых размеров – это довольно существенное увеличение массы мотора. Еще один минус – большие габариты, что ведет к повышению значения лобового сопротивления воздуха во время полета. ТВРД можно безошибочно узнать по характерному виду: они напоминают бочонки с большим сечением. Большой диаметр этих моторов – залог высокой степени двухконтурности, в некоторых моделях через него проходит до 80% воздушного потока. В целях экономии и уменьшения веса второй контур выполняют не по всей длине двигателя, а немного меньше, в результате чего из объемного «бочонка» сзади выглядывает конус первого контура.

Применение

Турбовентиляторные реактивные двигатели успешно используются на современных самолетах отечественного и зарубежного производства. Из «родных» стоит выделить ПС-90А и Д-18Т; из зарубежных — General Electric GE90, CFM56-5А/B, CFM56-5C2.

Сфера применения ТВРД очень широкая. Это наиболее востребованный вид авиационных реактивных двигателей на сегодняшний день, который значительно потеснил свой прототип – классический ТРД. Благодаря своей экономичности, он используется и в гражданской, и в военной авиации. Им оснащаются пассажирские и грузовые самолеты, летающие на дальние и средние расстояния, хотя раньше в целях экономии на них устанавливались ТВД. Сейчас же появилась возможность летать быстро и сравнительно недорого, и все благодаря ТВРД.

Отечественные двигатели под крылом самолета

ПС-90 под крылом Sukhoi Superjet 100

Д-18Т и он же под крылом АН-124

Зарубежные образцы двигателей

ТВРД General Electric GE90

ТВРД Rolle Royce Trent 970

В чем разница между турбовентилятором и турбовинтовым двигателем?

Оба двигателя используют турбину для питания. Это где часть «turbo» имени приходит от. В турбинном двигателе воздух сжимается, а затем топливо воспламеняется в этом сжатом воздухе. Энергия, вырабатываемая зажиганием, вращает турбину. Турбина после этого может управлять и компрессором на фронте двигателя и также некоторой полезной нагрузкой. В самолетах он производит тягу.

Первый реактивный двигатель был турбореактивным . Это простой турбинный двигатель, который производит всю свою тягу от выхлопа из Турбинной секции. Однако, поскольку весь воздух проходит через всю турбину, он должен сжигать топливо. Это означает, что это неэффективно, и решение-турбовентилятор.

В турбовентиляторе турбина главным образом приводит в действие вентилятор в передней части двигателя. Большинство двигателей приводят вентилятор непосредственно от турбины. Обычно имеется по крайней мере два отдельных вала, которые позволяют вентилятору вращаться медленнее, чем внутренний сердечник двигателя. Вентилятор окружен капотом, который направляет воздух к вентилятору и от него. Часть воздуха поступает в турбинную секцию двигателя,а остальная часть обходится вокруг двигателя. В двигателях с высоким байпасом большая часть воздуха проходит только через вентилятор и обходит остальную часть двигателя и обеспечивает большую часть тяги.

В турбовинтовом двигателе турбина прежде всего ведет пропеллер в передней части двигателя. Вокруг опоры нет капота. Часть воздуха поступает в турбину, часть-нет. Пропеллер зацеплен для того чтобы позволить ему закрутить более медленно чем турбина. Хотя на этой схеме показан только один вал, многие турбовинтовые двигатели имеют два вала: вал высокого давления, приводящий в движение компрессор, и вал низкого давления, приводящий в движение пропеллер. Некоторые двигатели как популярное PT6 также обращают направление подачи множественные времена.

Турбовинтовые двигатели более эффективны на низких скоростях, так как опора может перемещать гораздо больше воздуха с меньшей турбиной, чем вентилятор на турбовентиляторном двигателе. Капот вокруг большого вентилятора турбовентилятора позволяет ему работать лучше, чем открытый пропеллер на высоких скоростях, но ограничивает практические размеры вентилятора.

На сверхзвуковых скоростях, турбореактивные двигатели имеют больше из преимущества представления. Они развивают всю их тягу от высокоскоростного выхлопа турбины, в то время как турбовентиляторы дополняют это с более низкой скоростью воздуха от вентилятора. Поскольку воздух от вентилятора также не сжимается почти так же сильно, как поток основной турбины, также труднее предотвратить сверхзвуковой поток и вызвать потери.

Concorde использовал турбореактивные двигатели, потому что он был разработан для круиза в течение длительного времени на сверхзвуковых скоростях. Современные реактивные двигатели истребителей-это турбореактивные двигатели, которые обеспечивают компромисс между эффективностью и скоростью.

Существуют и другие преимущества и недостатки между турбореактивными двигателями, турбовентиляторами и турбовинтовыми двигателями, но я думаю, что они выходят за рамки этого вопроса.

Проделана работа по созданию двигателя «propfan», в попытке получить эффективность турбовентилятора и скорость турбовентилятора. Они еще не придумали жизнеспособный дизайн.

В других местах авиации турбинные двигатели используются в

вертолеты, как двигатель turboshaft управляя роторами вместо пропеллера, и с freewheeling муфтой для того чтобы включить autorotations
APU s в реактивных самолетах и больших турбовинтовых самолетах

Турбины также находят применение вне авиации в электростанциях (для выработки электроэнергии) и даже в транспортных средствах (например, в баке Abrams).

Поршневые двигатели с турбонаддувом используют турбину совсем иначе, чем в приведенных выше примерах. Вместо того, чтобы быть основным источником питания, турбина только помогает поршневому двигателю. Турбонагнетатель использует турбину для того чтобы обжать воздух посланный к входу двигателя. Увеличенное обжатие помогает двигателю произвести больше силы. Турбина турбонагнетателя управляется выхлопными газами двигателя, и нагнетатель подобен но сразу приведен в действие двигателем. См. страницу Википедии для более подробной информации.

Турбовентиляторный двигатель — Википедия

Анимация двухвального турбовентилятора с высокой степенью двухконтурности.
A. Ротор низкого давления
B. Ротор высокого давления
C. Компоненты статора
1. Гондола
2. Вентилятор
3. Компрессор низкого давления
4. Компрессор высокого давления
5. Камера сгорания
6. Турбина высокого давления
7. Турбина низкого давления
8. Сопло газогенератора
9. Сопло вентилятора Турбовентиляторный двигатель CFM56-3 Вентилятор двигателя ПС-90А. Вид спереди. Схема турбовентиляторного двигателя

Турбовентиляторным двигателем в популярной литературе обычно называют ТРДД с высокой (выше 2) степенью двухконтурности. В данном типе двигателей используется одноступенчатый вентилятор большого диаметра, обеспечивающий высокий расход воздуха через двигатель на всех скоростях полёта, включая низкие скорости при взлёте и посадке. По причине большого диаметра вентилятора сопло внешнего контура таких ТРДД становится достаточно тяжёлым и его часто выполняют укороченным, со спрямляющими аппаратами (неподвижными лопатками, поворачивающими воздушный поток в осевом направлении). Соответственно, большинство ТРДД с высокой степенью двухконтурности — без смешения потоков. Экономичность турбовентиляторных двигателей обусловлена тем, что в отличие от обычного ТРДД энергия реактивной струи в виде давления и высокой температуры не теряется на выходе из двигателя, а преобразуется во вращение вентилятора, который создает дополнительную тягу, тем самым повышается КПД. В турбовентиляторном двигателе вентилятор может создавать до 70-80 % всей тяги двигателя. ^[1]^[2]

Устройство внутреннего контура таких двигателей подобно устройству ТРД, последние ступени турбины которого являются приводом вентилятора.

Внешний контур таких ТРДД, как правило, представляет собой одноступенчатый вентилятор большого диаметра, за которым располагается спрямляющий аппарат из неподвижных лопаток, которые разгоняют поток воздуха за вентилятором и поворачивают его, приводя к осевому направлению, заканчивается внешний контур соплом.

По причине того, что вентилятор таких двигателей, как правило, имеет большой диаметр, и степень повышения давления воздуха в вентиляторе невысока — сопло внешнего контура таких двигателей достаточно короткое. Расстояние от входа в двигатель до среза сопла внешнего контура может быть значительно меньше расстояния от входа в двигатель до среза сопла внутреннего контура. По этой причине достаточно часто сопло внешнего контура ошибочно принимают за обтекатель вентилятора.

ТРДД с высокой степенью двухконтурности имеют двух- или трёхвальную конструкцию.

Достоинства и недостатки[править]

Главным достоинством таких двигателей является их высокая экономичность.

Недостатки — большие масса и габариты. Особенно — большой диаметр вентилятора, который приводит к значительному лобовому сопротивлению воздуха в полёте.

Область применения таких двигателей — дальне- и среднемагистральные коммерческие авиалайнеры, военно-транспортная авиация.

На каких двигателях полетят новые российские самолеты — Российская газета

Как рождается двигатель для гиперзвукового самолета? Когда МС-21 полетит с российским ПД-14? Почему испытатели всегда и все пытаются сломать? Об этом корреспондент «РГ» беседует с генеральным директором Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова Михаилом Гординым.

Но начался разговор с одной из самых горячих тем последних дней: столкновение самолета А321 с птицами и экстренная посадка с неработающими двигателями на кукурузное поле.

Михаил Валерьевич, как вы прокомментируете случившееся?

Михаил Гордин: Безусловно, мы следим за ситуацией, насколько это возможно. Хотя, конечно, комментарии до объявления официальных результатов считаю преждевременными. В комиссию по расследованию таких летных происшествий специалисты ЦИАМ обычно не входят. Когда будут результаты, мы обязательно с ними будем ознакомлены для использования в дальнейшей работе.

Испытания любого авиационного двигателя на птицестойкость — сертификационное требование

Испытания любого авиационного двигателя на птицестойкость — сертификационное требование. По современным правилам, все двухдвигательные самолеты могут спокойно продолжать полет с одним двигателем. Но что при этом опасно? Что при разрушении двигатель повредит летательный аппарат. К катастрофе могут привести вылет за пределы двигателя не локализованных в его корпусе фрагментов или возгорание. Опасен также обрыв двигателя из-за разрушения его крепления к самолету, недопустимое загрязнение идущего в кабину воздуха. Поэтому при попадании в двигатель крупной одиночной птицы он должен быть безопасно выключен.

Особая опасность — стайные птицы. Они могут попасть одновременно в несколько двигателей, которые при этом должны сохранить необходимую тягу. Поэтому нормы летной годности предусматривают испытания двигателя при попадании в него как одиночной крупной птицы, так и стайных птиц разных размеров.

У неспециалистов возник еще вопрос: почему двигатель нельзя защитить от птиц чем-то вроде сетки?

Михаил Гордин: Конструкция двигателя должна обеспечить его птицестойкость в соответствии с требованиями, а как это обеспечивается — другой вопрос. Сетку поставить, конечно, можно. Но тогда снизится мощность двигателя, ведь он пропускает через себя огромный объем воздуха. Любой фильтр — это преграда, а, значит, потери. Кроме того, разрушение сетки также может привести к повреждению деталей проточного тракта двигателя.

Испытание на прочность

Если продолжить разговор об испытаниях: вы испытываете на конструкционную прочность материалы, из которых делается двигатель ПД-14 для нашего новейшего МС-21. Какие экстремальные условия задаете?

Михаил Гордин: По максимуму. К примеру, рабочая температура никелевых суперсплавов может быть +1100°C и выше. Материал растягивают, сжимают и много чего с ним делают, пока образец не сломается. Проводятся кратковременные и длительные испытания, изучают образование и развитие трещин. Ломается все. Вопрос: как быстро и при каких нагрузках?

Двигатель — самое наукоемкое механическое устройство по плотности инноваций и высоких технологий на кубический сантиметр

Ответ важен еще и потому, что новые материалы, прошедшие квалификационные испытания при сертификации ПД-14, будут применяться и в других изделиях. За создание самих новых материалов отвечает Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ). Мы же занимаемся испытаниями образцов и конструктивно-подобных элементов для того, чтобы подтвердить характеристики материалов уже в готовых изделиях, а также «вооружить» конструкторов нормами прочности, которые они смогут использовать в будущих конструкциях.

Какие вообще новые материалы используются для перспективных российских двигателей?

Михаил Гордин: Для вала двигателя — высокопрочная сталь, которая может выдерживать высокие нагрузки. Для горячей части — лопаток, дисков — новые никелевые жаропрочные сплавы, теплозащитные покрытия. Для относительно холодных деталей компрессора, корпуса и т.д. — различные титановые сплавы. Применение новых материалов стало одним из условий создания перспективных двигателей. Все конструирование в авиации — это борьба с весом. Наша задача в том, чтобы самолет нес максимально полезную нагрузку. Поэтому мы максимально должны облегчить двигатель.

У стенда для испытаний двигателя-демонстратора перспективных электрических технологий. Фото: Александр Корольков/РГ

А насколько вес двигателя помогают снизить композиты?

Михаил Гордин: Это зависит от размерности двигателя. Для больших — до полутонны. Возьмем, к примеру, углепластиковую лопатку вентилятора. Она на 40% легче применяемой в настоящее время пустотелой титановой, по прочности — такая же. На углепластиковой лопатке используется передняя кромка из титана, которая помогает выдерживать ударные нагрузки. Углепластик и металл вместе — достаточно сложная конструкция, для создания которой необходим большой объем знаний. Но цель та же — снижение веса.

Все подобные научно-технические новации уже используется при создании двигателя?

Михаил Гордин: Конечно. Сейчас реализуется программа создания двигателя ПД-35. В ней определены 18 критических технологий, и одна из них — полимеркомпозитная лопатка вентилятора. Мы вместе с АО «ОДК-Авиадвигатель», головной организацией по разработке ПД-35, и ПАО «ОДК-Сатурн» активно работаем над этой технологией. У нас изготавливаются пока лопатки в размерности ПД-14. Потом мы будем проводить с ними различные испытания, чтобы выбрать конструктивно-технологическое решение для ПД-35.

ПД-14 делают конкретно под самолет МС-21?

Михаил Гордин: Этот двигатель делается под ближнесреднемагистральные самолеты — класс тяги примерно 14-15 тонн. МС-21 сейчас проходит летные испытания с американским двигателем. Но со следующего года на него начнут устанавливать отечественные ПД-14. Это первый с 1992 года (после ПС-90А) полностью российский турбовентиляторный двигатель для гражданской авиации.

Скажите, а сверхтяжелый двигатель ПД-35 для каких самолетов создается?

Михаил Гордин: Работы по программе перспективного двигателя большой тяги ПД-35 — это прежде всего наработка компетенций в новом для России сегменте гражданских реактивных двигателей большой тяги — от 24 до 50 тонн. До сертификации еще далеко, пока все на этапе научно-исследовательских работ. Мы в этой программе соисполнитель, головной исполнитель — АО «ОДК-Авиадвигатель». Разрабатывается демонстратор газогенератора и полимеркомпозитная вентиляторная лопатка. Потом будет двигатель-демонстратор размерностью примерно 35 тонн тяги. На основании этой работы уже можно будет заложить опытно-конструкторскую разработку для двигателя до 50 тонн. 35 тонн — это двигатель примерно для самолета типа Боинг-777.

Для широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета он подойдет?

Михаил Гордин: Двигатель большой тяги позволит уйти от четырехмоторной схемы на самолетах Ил-476, Ил-478, Ил-96-400, а также может стать базовым двигателем для перспективного авиационного комплекса военно-транспортной авиации.

В небо — с умом

Эксперты убеждены: электрический самолет будет революционным скачком в самолетостроении. А если говорить о моторах — какой?

Михаил Гордин: Да, электрификация самолетов — это наиболее значительное новшество в авиации после внедрения реактивного двигателя. Мы отказываемся от гидравлики и пневматики и разрабатываем ключевые технологии, которые будут положены в основу создания отечественного самолета с гибридно-электрической силовой установкой.

Например, в электрическом двигателе, входящем в состав гибридно-электрической силовой установки, может применяться эффект высокотемпературной сверхпроводимости. Его основа — проводники, охлаждаемые жидким азотом, который при очень низкой температуре (-196°C) обладает эффектом практически нулевого сопротивления. В результате достигается высокий коэффициент полезного действия и существенно уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя.

В теории схема гибридно-электрической силовой установки дает прирост в топливной и экологической эффективности, но это нужно подтвердить на практике.

Насколько я знаю, в мире почти никто не имеет реальных работ в этом направлении?

Михаил Гордин: Завершенных — нет. Но работы по освоению электрических технологий для авиации ведутся в разных странах. Для самолето- и двигателестроения это совершенно новая история, абсолютно передовая. И здесь Россия в тренде. На первом этапе у нас — создание уникальной гибридно-электрической силовой установки мощностью 500 кВт (679 л.с.) с использованием сверхпроводников. На следующих этапах появится сверхпроводящий генератор. По планам, в 2019-2021 годах мы испытаем электродвигатель, в 2022-м — генератор.

Что потом? Думаю, первый полностью электрический самолет с гибридно-электрической силовой установкой на 180 пассажиров полетит не ранее 2050 года. В среднесрочной перспективе возможно создание серийной электрической силовой установки для самолетов на 2-4 пассажира и гибридной — на 9-19 пассажиров. Сейчас мы спроектировали, изготовили и проводим испытания электродвигателя. При мощности 60 кВт (80 л.с.) он весит немногим более 20 кг.

У вас много перспективных разработок. А что за «умный» двигатель? Действительно ли можно научить мотор выполнять команды по заданной математической модели?

Михаил Гордин: По крайней мере мы пытаемся. В любой технике, в том числе и в двигателе, со временем что-то изнашивается. Это неизбежный процесс. Но имея определенную математическую модель и способы измерения, можно подстраивать алгоритмы управления двигателем под его текущее состояние. Это интеллектуальная система управления.

30-е годы. Испытание на открытом стенде первого советского поршневого двигателя М-34 с водяным охлаждением. Фото: Предоставлено «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Проект по интеллектуализации двигателя очень важный и интересный. Он хорошо ложится в концепцию «более» электрического и полностью электрического летательного аппарата. Пока все на стадии демонстратора. Это именно исследовательская работа, создание научно-технического задела, новых знаний и технологий, которые конструкторы смогут использовать при проектировании перспективных двигателей различных концепций. В планах на ближайшие два года — разработать демонстратор и провести его испытания на стендах.

Запрограммировать и сделать «умным» можно любой двигатель?

Михаил Гордин: Не любой. Но, допустим, на мощном двигателе ПД-35 будет такая система. Уже сейчас наши наработки используются в АО «ОДК-Климов» для вертолетов и в АО «ОДК-Авиадвигатель». Они уже есть на двигателе ПД-14. Кстати, ПД-14 в своем классе конкуренции ничуть не «глупее», чем, к примеру, американский PW 1400 или европейский LEAP. И даже умнее.

Полетим на гиперзвуке

ЦИАМ участвует в международном проекте HEXAFLY-INT по созданию самолета на водородном топливе. Конструкторы обещают скорость 7-8 тысяч км/ч. Для такой супермашины нужен и супермотор?

Михаил Гордин: В проекте участвуют несколько стран. Головной исполнитель от России — ЦАГИ, мы соисполнители. Проект научно-исследовательский. Его суть — понять, возможно ли придумать конструкцию, которая будет летать и возить пассажиров со скоростью 7-8 Махов. Как любят говорить: из Лондона до Сиднея за три часа. Исследуются различные концепции, в том числе воздушно-реактивный прямоточный двигатель, который может быть использован для поддержания гиперзвуковой скорости. Это ниша ЦИАМ. Мы испытываем прототип такого двигателя.

Прототип кто делал?

Михаил Гордин: Он разработан европейцами, а изготовлен у нас на опытном производстве. И уже испытан. Результаты будут переданы в международную группу.

И как вы оцениваете первые результаты?

Михаил Гордин: Хорошо оцениваем.

Исчерпаны ли возможности традиционных газотурбинных моторов?

Михаил Гордин: Нет. В технологическом плане они совершенны, тем не менее исследования и разработки, научные и конструкторские, продолжаются. Уверен, появятся новые модели, еще более экономичные: за счет повышения КПД, облегчения веса, интеллектуализации. Вроде простая вещь — на 10% снизить расход топлива. На самом деле это огромный объем работы. С каждым годом все сложнее и сложнее находить дополнительные резервы для повышения весовой эффективности и КПД. Борьба идет за каждый процент.

Если говорить об аддитивных технологиях: на каких этапах их применение наиболее целесообразно?

Михаил Гордин: Прежде всего — на этапе проектирования и доводки. Когда создаешь новый двигатель, некоторые детали в единичном экземпляре намного быстрее сделать с помощью 3D-печати. В серийном производстве и при ремонте — не факт. Необходимо оценивать экономическую эффективность их использования. Аддитивные технологии всегда будут в серии по себестоимости дороже, чем традиционные. Я, например, не верю в двигатель, целиком распечатанный на 3D-принтере.

Самолет и его элементы — планер, фюзеляж — проектируются под перегрузки 9-10 g. А турбинная лопатка двигателя испытывает нагрузку в многие тысячи g!

Кроме этого возникает вопрос надежности. Про обычный металл мы знаем все: статистика огромная, понимаем, как он ведет себя в разных ситуациях. По использованию аддитивных технологий объем знаний пока намного меньше. Здесь важны и характеристики порошка или проволоки, и технология получения детали. Нужно несравнимо больше времени на различные испытания, чтобы быть уверенным: детали будут иметь необходимую надежность.

Могут ли цифровые технологии совсем вытеснить физические эксперименты?

Михаил Гордин: Принципиально невозможно. Критерием истины все равно останется физический эксперимент. Другой вопрос, что цифровые технологии, методы математического моделирования, скорее всего, приведут к сокращению объема испытаний. И ускорению проектирования. Это уже происходит.

То ли Глушко, то ли Туполев сказал: с хорошим двигателем и ворота полетят. Согласны?

Михаил Гордин: А еще говорят: в самолете все сопротивляется, только двигатель тянет. К таким выражениям отношусь с юмором. Но двигатель действительно самое наукоемкое механическое устройство по плотности инноваций и высоких технологий на кубический сантиметр. Для сравнения: самолет, особенно истребитель, и его элементы — планер, фюзеляж — проектируются под перегрузки 9-10 g. А турбинная лопатка двигателя испытывает нагрузку в многие тысячи g! То есть она должна быть очень легкой и в то же время выдерживать сумасшедшую нагрузку. Поэтому — суперматериалы. Поэтому — масса расчетов. Поэтому — сложная математика. В двигатель нельзя заложить чрезмерный коэффициент запаса, потому что он будет очень тяжелый, и ничего никуда не полетит.

Да, с хорошим двигателем даже ворота полетят. Но главное — его надо разработать до того, как приделать к воротам.

Рожденный ездить будет летать?

Ваши специалисты занимаются адаптацией мотора автомобиля «Аурус» для нужд малой авиации. Зачем?

Михаил Гордин: Мы взяли базовый автомобильный двигатель — лучший и самый мощный, что есть в России. В чем основная задача? Мы на примере этой работы покажем возможность создания на базе автомобильного двигателя авиационного варианта, продемонстрируем преимущества создания такого адаптированного двигателя по срокам и стоимости. Базовый автомобильный двигатель — более 600 лошадиных сил, мы его дефорсировали до 500. Это та мощность, на которой этот двигатель должен надежно работать на авиационных режимах.

Так не проще ли сразу делать «крылатый» мотор?

Михаил Гордин: Не проще и намного дороже. Надо признать: самолетов никогда не будет столько, сколько автомобилей. Поэтому у авиадвигателя всегда будет меньшая серия. И он всегда будет дороже. А тут есть возможность на предприятиях, которые освоили производство двигателей для машин, наладить их производство для авиационного применения. Что значит серия? Резко снижаются себестоимость, сроки изготовления. Причем все может быть произведено в России по уже освоенным технологиям.

Конечно, у авиадвигателей свои особенности, требования и ограничения. Нужно решить ряд научно-технических проблем. Что мы и делаем.

А в мире двигатели для машин летают?

Михаил Гордин: Летают. Есть австрийский авиационный двигатель АЕ-300, который был создан на базе дизеля от автомобиля «Мерседес». Есть другие примеры. Мы здесь не первые в мире, но в России точно первые.

30-е годы. После государственных испытаний. Второй справа сидит «автор» мотора М-34, ученик Жуковского, генеральный конструктор Александр Микулин. Фото: Предоставлено «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Хочу подчеркнуть: проект не ограничивается одним двигателем. На примере уже готового мы отрабатываем саму возможность адаптации. Научная работа будет закончена испытаниями на летающей лаборатории. Только летный эксперимент подтвердит, что технология стала авиационной. При продолжении финансирования полный цикл — адаптация и летные испытания — займет примерно три года.

Летающая лаборатория — какая?

Михаил Гордин: Она может быть на базе серийного двухдвигательного самолета, где один из двигателей заменяется на опытный. Может, это будет третий двигатель, который ставится дополнительно. Есть летающая лаборатория Ил-76, возможно, появится такая на базе Як-40. Существует еще несколько проектов летающих лабораторий на базе серийных самолетов, одну из силовых установок которых можно заменить экспериментальной. Двигатель будет проверяться и на земле, и в воздухе на всех рабочих режимах полета.

Эксперты утверждают: создание двигателя занимает намного больше времени, чем самолета. Это так?

Михаил Гордин: Цикл создания газотурбинного двигателя до серийного образца — 10-15 лет, самолета — 7-10. Для поршневого, конечно, меньше, но тут основная сложность — агрегатчики. Дело в том, что в какое-то время поршневая авиационная тематика просто выпала из поля зрения разработчиков летательных аппаратов. И, соответственно, пропали те, кто изготавливает компоненты, узлы и агрегаты. Так что сегодня работой над адаптацией автомобильного двигателя мы возобновляем и кооперацию. Доверие к техническим решениям восстанавливается непросто.

Импортные составляющие есть?

Михаил Гордин: Пока есть. Но в целом все локализуемо в России.

И для каких самолетов годится такой мотор?

Михаил Гордин: Для самолетов сельхозавиации с полезной нагрузкой до 1 тонны, самолетов местных линий — на 7-9 мест, большой беспилотной авиации. Он может стоять на учебно-тренировочном самолете типа Як-152. Задач для него много.

Но у нас сегодня, к сожалению, ситуация, когда двигатель в основном делается «под самолет». Это вызывает определенные технические сложности. И по весу, и по габаритам. Должно быть наоборот: создается двигатель, и на его основе проектируется летательный аппарат.

Кто может стать конкурентом для такого мотора?

Михаил Гордин: С технической точки зрения в таком классе мощности — и газотурбинные двигатели, и дизельные. 500-600 лошадиных сил — это как раз тот стык, где поршневая тематика начинает конкурировать с газотурбинной. Кроме того, наш двигатель будет работать на бензине, в том числе автомобильном. Логистика по его эксплуатации и мероприятия по обеспечению качества должны быть встроены в систему малой авиации. Это отдельная тема.

Если говорить о коммерческой конкуренции, то здесь в конкурентах только «иностранцы». Эта работа потому и заказана нам государством, что на отечественном рынке авиадвигателей такого класса нет.

Турбореактивный двигатель

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ. Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

Турбореактивный двухконтурный двигатель Двигатель

Гленн

Исследования
Центр

Чтобы переместить самолет через воздух, толкать порождается каким-то двигательная установка.Большинство современных авиалайнеров используют ТРДД из-за их большой тяги и хороших эффективность топлива. На этой странице мы обсудим некоторые основы турбовентиляторных двигателей.

Турбореактивный двухконтурный двигатель — самая современная вариация базового газовая турбина двигатель. Как и с другим газом турбины, есть основной двигатель, чей части и работа обсуждаются на отдельная страница. В турбовентиляторном двигателе основной двигатель окружен вентилятором спереди и дополнительной турбиной сзади.Вентилятор и турбина вентилятора состоят из множества лопастей, как и сердечник компрессор и ядро турбина и подключаются к дополнительному валу. Все этот дополнительный турбомашин окрашен в зеленый цвет на схематический. Как и основной компрессор и турбина, некоторые лопасти вентилятора вращаются вместе с валом, а некоторые лезвия остаются неподвижными. Вал вентилятора проходит через стержневой вал. по механическим причинам. Этот тип расположения называется с двумя золотник двигателя (один «золотник» для вентилятора, один «золотник» для сердечника.) Некоторые продвинутые двигатели имеют дополнительные золотники для еще более высокой эффективность.

Как работает турбовентиляторный двигатель? Поступающий воздух улавливается двигатель впуск. Часть поступающего воздуха проходит через вентилятор и далее в основной компрессор, а затем в горелка где он смешан с топливом и горение имеет место. Горячий выхлоп проходит через сердечник и турбину вентилятора и затем из насадка как в основном турбореактивный.Остальной поступающий воздух проходит через вентилятор. а обходит или обходит двигатель, как и воздух через пропеллер. Воздух, который идет через вентилятор имеет скорость, которая немного увеличена от свободного поток. Таким образом, ТРДД получает часть тяги от сердечника, а часть тяги от вентилятора. Соотношение воздуха, обтекаемого двигатель в воздух, который проходит через сердечник, называется байпасом соотношение .

Поскольку расход топлива для активной зоны изменяется лишь на небольшой количество за счет добавления вентилятора, турбовентилятор создает большую тягу для примерно того же количества топлива, которое используется активной зоной. Это значит, что ТРДД очень экономичен. Фактически, высокий коэффициент байпаса турбовентиляторные двигатели почти так же экономичны, как турбовинтовые. Поскольку вентилятор закрыт входным отверстием и состоит из множества лезвия, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер.Вот почему турбовентиляторные двигатели используются на высокоскоростном транспорте. и пропеллеры используются на низкоскоростных транспортных средствах. Низкий коэффициент байпаса ТРДД по-прежнему более экономичны, чем базовые ТРД. Многие современные истребители фактически используют турбовентиляторные двигатели с малой двухконтурностью оснащен форсажные камеры. Тогда они могут крейсерская эффективность, но все же высокая тяга при воздушном бою. Четный хотя истребитель может летать намного быстрее скорости звука, воздух, попадающий в двигатель, должен двигаться меньше скорости звук для высокой эффективности.Следовательно, воздухозаборник замедляет воздух вниз со сверхзвуковой скорости.

г. математика описывая тяга ТРДД приведен на отдельном слайде.

Действия:

Экскурсии с гидом

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Тяга турбореактивного двигателя

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ.Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

Чтобы переместить самолет по воздуху, тяга создается какой-то двигательная установка. Большинство современных авиалайнеров используют турбовентиляторные двигатели из-за их высокой тяги и хороших эффективность топлива. На этой странице мы обсудим некоторые основы турбовентиляторных двигателей.

Турбореактивный двухконтурный двигатель — самая современная вариация базового газотурбинный двигатель. Как и с другим газом турбины, есть основной двигатель, у которого детали и работа обсуждаются на отдельная страница. В турбовентиляторном двигателе основной двигатель окружен вентилятором спереди и дополнительной турбиной сзади. Вентилятор и турбина вентилятора состоят из множества лопастей, как и основной компрессор. и ядро турбина и связаны дополнительным валом.Все этот дополнительный турбомашин окрашен в зеленый цвет на схематический. Как и основной компрессор и турбина, некоторые лопасти вентилятора вращаются вместе с валом, а некоторые лезвия остаются неподвижными. Вал вентилятора проходит через стержневой вал. по механическим причинам. Этот тип расположения называется с двумя шпулька двигателя ; одна «катушка» для вентилятора, одна «катушка» для сердечника. Некоторые продвинутые двигатели имеют дополнительные золотники для секций компрессор, который обеспечивает еще более высокий компрессор эффективность.

Как работает турбовентиляторный двигатель? Поступающий воздух улавливается двигатель впуск. Часть входящего воздуха, отмеченная на рисунке синим цветом, проходит через вентилятор и далее в основной компрессор, а затем в горелка где он смешивается с топливом и сгоранием имеет место. Горячий выхлоп проходит через сердечник и турбину вентилятора и затем из насадка как в базовом турбореактивном двигателе. Этот воздушный поток называется основным потоком и обозначается как (м точка) c .Остальной входящий воздух, обозначенный на рисунке светло-голубым цветом, проходит через вентилятор. а обходит или обходит двигатель, как и воздух через пропеллер. Воздух, который идет через вентилятор имеет скорость, которая немного увеличена от свободного поток. Этот воздушный поток называется потоком вентилятора , или байпасным потоком, и обозначается (м точка) f . Отношение (м точка) f к (м точка) c называется коэффициент байпаса — bpr .

bpr = (м точка) f / (м точка) c

Общий массовый расход на входе равен сумма потоков сердечника и вентилятора

(m точка) 0 = (m точка) f + (m точка) c

ТРДД получает часть тяги от активной зоны, а часть тяги от вентилятора. Если обозначить выход ядра как станция «е», выход вентилятора как станция «f» и свободный поток в качестве станции «0» мы можем использовать базовый уравнение тяги для каждого потока, чтобы получить общая тяга:

F = (m точек * V) f — (m точек) f * V0 + (m точек * V) e — (m точек) c * V0

Мы можем объединить члены, умножающие V0, и использовать определение коэффициент перепускания bpr для получения окончательного уравнения тяги:

F = (m точка * V) e + bpr * (m точка) c * Vf — (m точка * V) 0

Поскольку расход топлива для активной зоны изменяется лишь на небольшой количество за счет добавления вентилятора, турбовентилятор создает большую тягу для примерно того же количества топлива, которое используется активной зоной.Это значит, что ТРДД очень экономичен. Фактически, высокий коэффициент байпаса ТРДД почти так же экономичны, как и турбовинтовые. Поскольку вентилятор закрыт входным отверстием и состоит из множества лезвия, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер. Вот почему турбовентиляторные двигатели встречаются на высокоскоростной транспортирует и пропеллеры используются на низкая скорость транспорты. Низкий коэффициент байпаса ТРДД по-прежнему более экономичны, чем базовые ТРД.Многие современные истребители фактически используют турбовентиляторные двигатели с малой двухконтурностью оборудован форсажными камерами. Тогда они могут крейсерская эффективность, но все же высокая тяга при воздушном бою. Четный хотя истребитель может много летать Быстрее чем скорость звука, воздух, попадающий в двигатель, должен двигаться меньше скорости звук для высокой эффективности. Следовательно, воздухозаборник замедляет воздух вниз со сверхзвуковой скорости.

Вы можете изучить конструкцию и работу турбореактивного двигателя дожигания. движок с помощью интерактивного EngineSim Java-апплет.Установите двигатель Введите «Турбовентилятор», и вы можете изменить любой из параметров, которые влияют на тягу и расход топлива.

Действия:

Экскурсии с гидом

ТРДД:

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Турбовинтовой двигатель

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ.Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

Турбовинтовой Двигатель

Гленн

Исследования
Центр

Чтобы переместить самолет через воздух, толкать генерируется с помощью какого-то двигательная установка.Множество низкоскоростных транспортных средств В самолетах и малых пригородных самолетах используется турбовинтовой двигатель и . На этой странице мы обсудим некоторые основы турбовинтового двигателя. двигатели. В турбовинтовом двигателе используется газовая турбина. основной повернуть пропеллер. Как упоминалось на предыдущей странице, винтовые двигатели развивать тягу, перемещая большую массу воздуха через небольшое изменение скорости. Пропеллеры очень эффективны и могут использовать почти любой двигатель для поворота опоры (включая людей!).В турбовинтовой, используется сердечник газовой турбины. Как устроен турбовинтовой двигатель работает?

Есть два основных части к турбовинтовая силовая установка, основной двигатель и гребной винт. В ядро очень похоже на базовый турбореактивный двигатель за исключением того, что вместо того, чтобы расширять весь горячий выхлоп через сопло для создания тяги, большая часть энергии выхлопа используется повернуть турбину. Возможна дополнительная ступень турбины присутствует, как показано зеленым на диаграмма который соединен с приводным валом.Приводной вал, также показанный на зеленый, подключен к коробке передач . Коробка передач тогда соединен с гребным винтом, который производит большую часть тяги. В скорость выхлопа турбовинтового двигателя мала и дает небольшую тягу потому что большая часть энергии основного выхлопа ушла на превращение приводной вал.

Поскольку пропеллеры становятся менее эффективными, так как скорость самолет увеличивается, турбовинтовые используются только для низкоскоростных самолетов как грузовые самолеты.Скоростные перевозки обычно используют ТРДД с большим байпасом из-за высокой топливной экономичности и высокого скоростные характеристики ТРДД. Разновидностью турбовинтового двигателя является турбовальный двигатель. В турбовальном двигателе коробка передач подключен не к гребному винту, а к другому приводному устройству. Турбовальные двигатели используются на многих вертолетах, а также на танках, лодки и даже гоночные автомобили в конце 1960-х годов.

г. уравнение тяги для турбовинтового это приведены на отдельном слайде.

Действия:

Экскурсии с гидом

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двухконтурный двигатель Двигатель

Гленн

Исследовательский центр
Центр

Как работает турбовентиляторный двигатель? Поступающий воздух улавливается двигатель впуск. Часть поступающего воздуха проходит через вентилятор и далее в основной компрессор, а затем в горелка где он смешан с топливом и горение имеет место. Горячий выхлоп проходит через сердечник и турбину вентилятора и затем из насадка как в основном турбореактивный. Остальной поступающий воздух проходит через вентилятор. а обходит или обходит двигатель, как и воздух через пропеллер.Воздух, который идет через вентилятор имеет скорость, которая немного увеличена от свободного поток. Таким образом, ТРДД получает часть тяги от сердечника, а часть тяги от вентилятора. Соотношение воздуха, обтекаемого двигатель в воздух, который проходит через сердечник, называется байпасом соотношение .

Поскольку расход топлива для активной зоны изменяется лишь на небольшой количество за счет добавления вентилятора, турбовентилятор создает большую тягу для примерно того же количества топлива, которое используется активной зоной.Это значит, что ТРДД очень экономичен. Фактически, высокий коэффициент байпаса турбовентиляторные двигатели почти так же экономичны, как турбовинтовые. Поскольку вентилятор закрыт входным отверстием и состоит из множества лезвия, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер. Вот почему турбовентиляторные двигатели используются на высокоскоростном транспорте. и пропеллеры используются на низкоскоростных транспортных средствах. Низкий коэффициент байпаса ТРДД по-прежнему более экономичны, чем базовые ТРД. Многие современные истребители фактически используют турбовентиляторные двигатели с малой двухконтурностью оснащен форсажные камеры.Тогда они могут крейсерская эффективность, но все же высокая тяга при воздушном бою. Четный хотя истребитель может летать намного быстрее скорости звука, воздух, попадающий в двигатель, должен двигаться меньше скорости звук для высокой эффективности. Следовательно, воздухозаборник замедляет воздух вниз со сверхзвуковой скорости.

г. математика описывая тяга ТРДД приведен на отдельном слайде.

Экскурсии с гидом

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Турбореактивные двухконтурные двигатели

— обзор

6.7.2 Практический пример: звук от вентилятора компрессора двигателя с высокой пропускной способностью

Вентилятор компрессора современного турбовентиляторного двигателя представляет собой хороший пример применения механизмов тонального взаимодействия и широкополосного шума в многолопастном рядном движителе. С конца 1990-х годов НАСА инвестировало в аэроакустические измерения нескольких физических масштабных моделей, которые предоставили данные для валидации разрабатываемых вычислительных ареоакустических кодов, см. [285]. Отметим, что здесь представлены четыре допустимых вклада в источники шума, создаваемого потоком в вентиляторах компрессора, см. Ganz et al.[286], Envia, Wilson и Huff [285], Envia и Nallasmy [287], которые управляются аэроакустикой лопастей:

1.: Собственный шум ротора, который является значительным даже при чистом притоке и отсутствии границ воздуховода Слой включает тона Гутина, шум толщины, тона и широкополосный звук, генерируемые взаимодействием ротора с искажением потока вверх по потоку, а также тоны и широкополосный звук, генерируемые взаимодействием следа ротора с телами ниже по потоку, и широкополосный шум задней кромки.
2.: Взаимодействие ротора с входным пограничным слоем, на которое влияет зазор между концами ротора.
3.: Неустойчивая неоднородность в зазоре между наконечником и каналом, вращающимся с долей скорости вентилятора, по крайней мере, когда зазор между наконечником и нагрузка велики.
4.: Шум, генерируемый статором, на который существенно влияет распространение через расположенный выше по потоку вентилятор ротора, который состоит из тонов взаимодействия и широкополосного шума с турбулентными следами от ротора и шума задней кромки статора.

В этом подразделе мы рассмотрим прогнозирование звука широкополосного взаимодействия ротор-статор, излучаемого статорами в направлении выпуска; именно это направление меньше всего подвержено акустической блокировке расположенным выше по потоку ротором, см. Nallasamy и Envia [288]. Конфигурация, которую мы исследуем, проиллюстрирована на рис. 6.49 для двух альтернативных углов поворота лопаток статора, показанных в верхней части рисунка. Наклон и качание лопатки статора сложным образом влияют на тональный и широкополосный шум.В случае тонов проекция конвективных следов на области пучностей мод канала осложняется завихрением и механикой прямого и обратного вращения мод Тайлера – Софрина в канале, см., Например, Envia и Nallasamy [287] и Эльхадиди и Атасси [76]. Соответственно, эти эффекты будут зависеть от количества лопаток ротора и статора. Как уже отмечалось, завихрение не только влияет на геометрию фронтов аэродинамических и акустических волн, но также влияет на осевое распространение определенных мод круговой и радиальной завихренности в следе от лопастей ротора, как указано в теоретической работе Керреброка [78 ], Голубев и Атасси [279,280], Голубев [278].В случае широкополосного турбулентного шума всасывания эти эффекты подавляются модальным суммированием, но, тем не менее, развертка (т. Е. Аналогично гребенчатый гребной винт в морских приложениях) оказалась более эффективной в борьбе с шумом, чем наклонная (т. Е. Аналогичным образом перекос гребного винта в морское приложение). Анализ показывает, что это связано с тем, что обеднение может влиять на более высокие пониженные частоты (Эльдадиди и Атасси [76]) из-за большего количества мод каналов, составляющих акустическое поле, особенно широкополосное, на больших пониженных частотах статора.

Рисунок 6.49. Общая компоновка и конфигурации ряда лопастей 22-дюймового компрессорного вентилятора NASA (ссылки [287] и [288]), показывающие иллюстрации положений ротора и воздуховодов, а также угла поворота лопаток статора (A) и угла наклона (B). Вентилятор вращается по часовой стрелке, если смотреть в сторону выхода; приток слева.

Вычисление тонов взаимодействия лопаток зависит от деталей следа, завихрения и выравнивания мод, и это чувствительно к соответствующему расчетному моделированию распространения мод канала между рядами лопаток (см.г., Эльхадиди и Атасси [76]). и Лог и Атасси [193] и применение приблизительных граничных условий на входе и выходе из воздуховода, например. [18,191,192]. Представленная теория слишком упрощена, чтобы сделать это точно, и поэтому, не вдаваясь в подробности, было обнаружено, что уровни тонов, излучаемых этой моделью вентилятора двигателя (см. Envia and Nallasamy [287]), в целом хорошо представлены полной теорией с с учетом общих положительных эффектов развертки и снижения излучаемой звуковой мощности.

Физика шума всасывания турбулентности статора в канале после ротора, исследованная Налласмани и Энвиа [288], Эльхаддиди и Атасси [76], Логу и Атасси [236 239 240], и Атасси и Логу [237 238], может быть однако можно почерпнуть из результатов последних разделов. Это связано с тем, что по аналогии со статистическим поведением структурных мод с высокой плотностью мод, глава 5 тома 1, модальный отклик, согласно которому широкополосное форсирование многомодового отклика может быть менее чувствительным к деталям моделирования, чем случаи, связанные с возбуждением дискретного частотно-волнового числа.Следует также отметить, что расчеты, сделанные Налласмани и Энвиа [288], были заимствованы из работы Вентреса [73,74], поэтому читатель должен понимать, что по своей сути эти методы развивались в течение многих лет.

Предметом нашего обсуждения является звук, излучаемый физической моделью исследовательского компрессорного вентилятора, построенного НАСА и показанного на рис. 6.50. Мы обсудим поведение широкополосного звука в 22-дюймовом. диаметром (0,558 м) испытательный вентилятор, описанный с точки зрения моделирования потока Podboy et al.[289] и акустика Вудворда и др. [290] и Налласами и Энвиа [289]. Поскольку измерения проводились при значительном числе Маха поступательной скорости, важно учитывать интенсивность конечного числа Маха. Шум измерялся на выхлопной стороне компрессора и, следовательно, регулируется источниками на выходных направляющих лопатках. Звуковая мощность определяется путем интегрирования звукового давления над выходной плоскостью кольцевого пространства воздуховода. С этой целью в воздуховоде с равномерным осевым потоком с числом Маха M Голдштейн [10] и (косвенно) Пирс [291] и Хоу [292] записывают линеаризованные члены первого и второго порядка конвективного акустического давления и скорость частицы, u , as

Рисунок 6.50. 22-дюймовый компрессорный вентилятор НАСА, используемый для диагностических испытаний источника. Вверху слева — чертеж, показывающий направляющие лопатки радиального выхода (статора); вверху справа — фотография с удаленным воздуховодом, показывающая базовую линию 54 радиальных выходных направляющих лопаток. Теоретические и измеренные спектры звука представляют собой уровни звуковой мощности в диапазоне 1 Гц относительно 10–12 Вт, излучаемые из выпускного конца воздуховода при приближении. Справа — для 54 радиальных лопаток; центральная, 26 радиальных лопаток; слева, 26 стреловидных лопаток.

I (x, ω) = (p (x, ω) + ρ0Uzu (x, ω)) (u (x, ω) + Mu (x, ω)) *

где член давления задается одномерное линеаризованное уравнение количества движения, а скорость задается как члены первого и второго порядка в разложении числа Маха.Другие аспекты поведения изоэнтропической линейной акустики из раздела 2.1.2 тома 1 остаются в силе, и мы имеем

I = ⟨(p + ρ0Uzu) (u + Mu) * ⟩I (x, ω) = (1 + M2) ⟨Pu⟩ (x, ω) + Mρ0c0⟨p2⟩ (x, ω) + ρ0c0M⟨u2⟩ (x, ω)

В канале модальное акустическое давление и скорость частиц связаны уравнением импульса

u (x, ω) = kmn (ωu (x, ω) ± kmnU) zp (x, ω) ρ0

где + и — относятся к среднему потоку вверх и вниз по течению. Таким образом, средняя интенсивность поперек воздуховода составляет

(6,151) I (ω) = ∓M (1 − M2) 2 (ω / Uz¯) kz [ω / c0 ± Mkz] 2Φrad (x, ω) ρ0c0

где Φrad (x, ω) — уравнение.(6.150b) и k _z — уравнение. (6.121). Более полное решение, применимое к неравномерному потоку в канале, было предложено Атасси [293].

Рис. 6.50, вверху слева , показывает вид сбоку канального компрессора НАСА, сконфигурированного для физической модели, описанной Налласами и Энвиа [288] для измерения широкополосного звука в аэродинамической трубе. Измерения звука производились с помощью микрофона, который сканировал по боковой линии. Фотография компрессора с удаленным воздуховодом показывает ротор с 22 лопастями со статором из 26 радиальных лопаток, показанный вверху справа.Для демонстрации полученных выше формул мы рассматриваем звук, излучаемый в направлении выпуска, поскольку звук в прямом направлении был частично заблокирован лопастями ротора. На этих рисунках условием приближения является состояние возврата газа во время спуска; взлет — состояние полной тяги, сокращение — состояние крейсерского полета после достижения высоты.

Расчетные и измеренные уровни звуковой мощности, π (RT2-Rh3) I (ω) ¯, приведены в нижней части Рис. 6.50 и Рис.6.51 для 54 радиальных лопаток статора, 26 радиальных лопаток статора и для 26 стреловидных лопаток статора. Результаты измерений показывают небольшое снижение с уменьшением количества лопаток (~ 5 дБ на средних частотах) и увеличением качания лопаток (~ 2 дБ). Теоретические результаты показывают в целом аналогичные тенденции с явными различиями, однако теория и измерения согласуются в прогнозировании увеличения скорости для данной (базовой) конфигурации с 54 лопатками. Теория, использованная в этих иллюстрациях, обязательно была более всеобъемлющей, чем представленная в этой главе, включая конечную среднюю скорость в режимах воздуховода и моделирование реакции лопастей на порывы как каскад, а не как отдельные лопасти.Однако у него есть некоторые общие важные особенности со структурой моделирования, используемой здесь. В частности, формулировка использовала ту же свертку спектра волнового числа турбулентности с формами колебаний канала и аналогичную модель турбулентности.

Рисунок 6.51. Широкополосная излучаемая звуковая мощность Уровни спектра диапазона 1 Гц Re 10 ⁻¹² Вт от выхода из воздуховода при взлете (12 656 об / мин, м = 1,09), заходе на посадку (1060 об / мин, м = 0,95) и уменьшении ( 750 об / мин, м = 0.672) условия. Линии с точками — это теоретические расчеты, выполненные с использованием теории двумерного каскада, линии без точек — это измерения. Конфигурация с радиальным статором с 54 лопатками. Налласами и Энвиа [288].

Атасси и Лог [237 238] и Посон и др. [289] выполнили серию расчетов, в которых спектр турбулентности был либо гауссановым, либо лиепмановским, и с использованием различной степени анизотропии. Оба обнаружили, что спектр гауссовского волнового числа генерирует более узкую общую полосу частот по сравнению с частотным спектром мощности, и что спектр Липмана обеспечивает лучшее соответствие измеренным спектральным формам.В измерениях не было измерений масштаба длины, поэтому изотропная турбулентность была принята в качестве основы для всех расчетов, сделанных Nallasamay и Envia [288] и Atassi et al. [237,238] с использованием трехмерного кольцевого каскада и Posson [294] с использованием теории полос, адаптированной из теории, разработанной Глеггом и Уокером [235]. Однако в ходе испытаний анизотропии, сделанных с учетом степени растяжения Бэтчелора – Праудмена в спектральной модели Липмана (см. Главу 3 тома 1), было обнаружено, что рассчитанный звук очень чувствителен к анизотропии.Особенно это касалось низких частот; это согласуется с наблюдениями, сделанными в разделе 5.3.4.2 для шума, вызванного турбулентностью аэродинамического профиля. Posson et al. [294] обнаружили, что рассчитанный звук немного чувствителен к распределению радиальной нагрузки, как было предложено с помощью трехмерной коррекции, которая регулирует строгую двумерную теорию полосы, которая первоначально использовалась для учета фактического распределения радиальной нагрузки, см. Рис. 6.52 . Этот эффект кажется небольшим.

Рисунок 6.52.Широкополосная излучаемая звуковая мощность Уровни спектра диапазона 1 Гц относительно 10 ⁻¹² Вт на выходе из воздуховода для 26 радиальных OGV в условиях приближения (1060 об / мин, м = 0,95). На этой иллюстрации сравниваются различные теоретические расчеты: Nallasamy и Envia [288], Atassi и Logue [237] и Posson et al. [294] для случаев заряжания с двумя лопастями, как указано в тексте; «A» обозначает двумерную теорию базовой полосы, а «B» обозначает использование трехмерной поправки для радиального распределения нагрузки.

Подводя итог, можно сказать, что самая большая и самая значительная погрешность в вычислении звука всасывания турбулентности, по-видимому, связана с знанием спектра волновых чисел турбулентности притока.Эту неопределенность можно уменьшить только физическим измерением или моделированием соответствующих типов потока.

Турбореактивный двухконтурный двигатель

Турбореактивный газотурбинный двигатель в принципе аналогичен турбовинтовому, за исключением того, что пропеллер заменен на осевой вентилятор с двухконтурным корпусом. [Рис. 1-79] Вентилятор может быть частью лопаток компрессора первой ступени или может быть установлен как отдельный набор лопастей вентилятора. Лопатки могут быть установлены перед компрессором.

Рисунок 1-79. Турбовентиляторный двигатель.

Общий принцип работы двигателя вентилятора заключается в преобразовании большей части энергии топлива в давление. Чем больше энергии преобразуется в давление, тем больше произведение давления на площадь может быть достигнуто. Одним из основных преимуществ является создание ТРДД этой дополнительной тяги без увеличения расхода топлива. Конечным результатом является экономия топлива с последующим увеличением запаса хода. Поскольку большая часть энергии топлива превращается в давление в турбовентиляторном двигателе, необходимо добавить дополнительные ступени в секции турбины, чтобы обеспечить мощность для привода вентилятора.Это означает, что от выхлопных газов активной зоны остается меньше энергии и меньше тяги. Кроме того, в сопле смешанного выпуска (где воздух от вентилятора и воздух внутри ядра смешиваются в общем сопле перед попаданием в условия окружающей среды) выпускное сопло должно быть больше по площади. В результате вентилятор развивает большую часть тяги. Тяга, создаваемая вентилятором, более чем компенсирует уменьшение тяги сердечника (газогенератора) двигателя. В зависимости от конструкции вентилятора и степени двухконтурности он обеспечивает 80% общей тяги турбовентиляторного двигателя.

В турбовентиляторных двигателях используются выхлопные сопла двух различных конструкций. Воздух, выходящий из вентилятора, может быть отведен за борт с помощью отдельного сопла вентилятора [Рис. 1-43], или он может быть направлен вдоль внешнего корпуса базового двигателя для выпуска через смешанное сопло (выход из сердечника и вентилятора вместе). Воздух от вентилятора либо смешивается с выхлопными газами перед выпуском (смешанное сопло или общее сопло), либо проходит непосредственно в атмосферу без предварительного смешивания (отдельное сопло). Турбореактивные двухконтурные двигатели являются наиболее широко применяемым газотурбинным двигателем для авиатранспортных самолетов.Турбореактивный двухконтурный двигатель — это компромисс между хорошей эксплуатационной эффективностью и высокой тягой турбовинтового двигателя и высокой скоростью и высотностью турбореактивного двигателя.

Рисунок 1-43. Турбовентиляторный двигатель с раздельными соплами вентилятора и сердечника.

Flight Mechanic рекомендует

В чем разница между ТРДД и турбовинтовым двигателем?

Оба двигателя используют турбину для мощности. Отсюда и слово «турбо» в названии. В газотурбинном двигателе воздух сжимается, а затем в этом сжатом воздухе воспламеняется топливо.Энергия, производимая зажиганием, вращает турбину. Тогда турбина может приводить в действие как компрессор в передней части двигателя, так и некоторую полезную нагрузку. В самолетах — тяга.

Первым реактивным двигателем был ТРД . Это простой газотурбинный двигатель, который производит всю свою тягу за счет выхлопных газов турбинной секции. Однако, поскольку весь воздух проходит через всю турбину, весь он должен сжигать топливо. Это означает, что он неэффективен, и решение — турбовентилятор.

В турбовентиляторном двигателе турбина в первую очередь приводит в действие вентилятор в передней части двигателя. В большинстве двигателей вентилятор приводится в движение непосредственно от турбины. Обычно есть как минимум два отдельных вала, чтобы вентилятор вращался медленнее, чем внутреннее ядро двигателя. Вентилятор окружен кожухом, который направляет воздух к вентилятору и от него. Часть воздуха попадает в турбинную часть двигателя, а остальная часть обходится вокруг двигателя. В двигателях с высоким байпасом большая часть воздуха проходит только через вентилятор и в обход остальной части двигателя, обеспечивая большую часть тяги.

В турбовинтовом двигателе турбина в первую очередь приводит в движение воздушный винт в передней части двигателя. Вокруг стойки нет кожуха. Часть воздуха попадает в турбину, остальная часть — нет. Пропеллер имеет зубчатую передачу, позволяющую ему вращаться медленнее, чем турбина. Хотя на этой схеме показан только один вал, многие турбовинтовые двигатели имеют два вала: вал высокого давления, приводящий в движение компрессор, и вал низкого давления, приводящий в движение гребной винт. Некоторые двигатели, такие как популярный PT6, также несколько раз меняют направление потока.

Турбовинтовые двигатели более эффективны на более низких скоростях, поскольку винт может перемещать гораздо больше воздуха с меньшей турбиной, чем вентилятор на турбовентиляторном двигателе. Кожух вокруг большого вентилятора турбовентиляторного двигателя позволяет ему работать лучше, чем открытый гребной винт на высоких скоростях, но ограничивает практический размер вентилятора.

На сверхзвуковых скоростях турбореактивные двигатели имеют больше преимуществ в производительности. Они развивают всю свою тягу за счет выхлопа высокоскоростной турбины, в то время как турбовентиляторные двигатели дополняют ее за счет более низкой скорости воздуха от вентилятора.Поскольку воздух из вентилятора также не сжимается почти так сильно, как поток основной турбины, также труднее предотвратить сверхзвуковой поток и вызвать потери.

«Конкорд» использовал турбореактивные двигатели, потому что он был разработан для длительных крейсерских полетов на сверхзвуковых скоростях. Современные реактивные двигатели истребителей — это турбовентиляторные двигатели, которые обеспечивают компромисс между эффективностью и скоростью.

Есть и другие преимущества и недостатки между турбореактивными двигателями, турбовентиляторными двигателями и турбовинтовыми двигателями, но я думаю, что они выходят за рамки этого вопроса.

Была проделана работа по созданию «пропеллерного» двигателя с целью получить эффективность турбовинтового двигателя и скорость турбовентиляторного двигателя. Им еще предстоит придумать жизнеспособный дизайн.

В других частях авиации в

используются газотурбинные двигатели.

вертолетов, как турбовальный двигатель, приводящий в движение роторы вместо пропеллера, и с муфтой свободного хода для обеспечения авторотации
ВСУ в реактивных самолетах и больших турбовинтовых самолетах

Турбины также находят применение вне авиации на электростанциях (для выработки электроэнергии) и даже в транспортных средствах (например, танке Abrams).

Поршневые двигатели с турбонаддувом используют турбину иначе, чем в приведенных выше примерах. Вместо того, чтобы быть основным источником энергии, турбина только помогает поршневому двигателю. Турбокомпрессор использует турбину для сжатия воздуха, поступающего на впуск двигателя. Повышенная компрессия помогает двигателю генерировать больше мощности. Турбина турбонагнетателя приводится в движение выхлопными газами двигателя, и нагнетатель аналогичен, но приводится в действие непосредственно от двигателя. См. Страницу в Википедии для получения более подробной информации.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие — турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Здравствуйте, друзья!

Принцип работы турбовентиляторного двигателя | Первым делом самолёты

пять фактов о новом российском двигателе

1/ Первый постсоветский авиадвигатель

2/ Новый двигатель для нового самолета

3/ Один из немногих в мире

4/ Новые технологии и материалы

5/ Не один двигатель, а целое семейство

Турбовентиляторный реактивный двигатель | Техника и человек

Устройство

Принцип работы

Преимущества и недостатки турбовентиляторных двигателей

Преимущества

Недостатки

Применение

Отечественные двигатели под крылом самолета

Зарубежные образцы двигателей

В чем разница между турбовентилятором и турбовинтовым двигателем?

Турбовентиляторный двигатель — Википедия

Достоинства и недостатки[править]

На каких двигателях полетят новые российские самолеты — Российская газета

Турбореактивный двигатель

Гленн

Тяга турбореактивного двигателя

Турбовинтовой двигатель

Гленн

Турбореактивный двигатель

Гленн

— обзор

6.7.2 Практический пример: звук от вентилятора компрессора двигателя с высокой пропускной способностью

Турбореактивный двухконтурный двигатель

Flight Mechanic рекомендует

В чем разница между ТРДД и турбовинтовым двигателем?

Добавить комментарий Отменить ответ