Aklaypart.ru

Авто Журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем охлаждается двигатель самолета

История развития авиадвигателей

Первый самолет, который запустили братья Райт, имел двигатель с 4-мя цилиндрами. Конечно же, это значительно более простая конструкция, чем те, которые используются сейчас. И, как отмечают эксперты, без эволюции самолетного двигателя было бы невозможно развитие авиаотрасли вообще – примитивные первые моторы просто бы не потянули огромные и мощные машины, летающие сегодня.

Первый авиационный двигатель создал Джон Стрингфеллоу – он считается изобретателем специального двигателя на пару, предназначенный для неуправляемой модели. Но, как показала практика, паровые двигатели не подошли для авиации – они оказались чрезмерно тяжелыми.

C 1903 года началась, как назвали ее эксперты и аналитики, настоящая война моторов. Чарльз Тэйлор поставил на лайнер братьев Райт двигатель, так называемой рядной конструкции – в нем цилиндры находятся один за другим. Есть здесь аналогия с простым автомотором.

Однако практически сразу же был создан другой мотор – звездообразный с радиальным расположением цилиндров. Такие варианты широко применялись до самого появления реактивных двигателей.

Цилиндры в ряд не давали двигателю необходимой мощности, которая требовалась для самолетов. В 1906 году появился двигатель, где цилиндры разместились под прямым углом друг к другу. Также такой вариант мотора имел впрыск. Далее промышленность развивалась, прием достаточно активно. Вследствие этого авиаотрасль имеет современные и мощные моторы.

Двигатели, работающие на топливе

Примечательно, что идея была позаимствована у артиллеристов, наблюдая за которыми, Гюйгенс обратил внимание на то, что после выстрела, орудия откатывались в сторону, противоположную выстрелу.

Наработки голландца, а также ряда других заслуженных ученых, значительно облегчили путь создания топливных двигателей, которыми мы пользуемся до сих пор. На место пороха пришли бензин и солярка, обладающие иными физическими свойствами и температурами горения, необходимыми для выделения энергии.

Как работает турбореактивный двигатель?

Реактивные двигатели применяются повсеместно, а турбореактивные устанавливаются больших пассажирских лайнерах. Отличие их в том, что первый несет с собой запас топлива и окислителя, а конструкция обеспечивает их подачу из баков.

Турбореактивный двигатель самолета несет с собой лишь топливо, а окислитель — воздух — нагнетается турбиной из атмосферы. В остальном принцип его работы совпадает с тем же, что и у реактивного.

Одна из самых важных деталей у них — это лопасть турбины. От нее зависит мощность двигателя.

Схема турбореактивного двигателя.

Именно они вырабатывают тяговые усилия, необходимые для ускорения самолета. Каждый из лопастей производит в 10 раз больше энергии, чем самый обычный, автомобильный двигатель. Они устанавливаются позади камеры сгорания, в той части двигателя, где самое высокое давление, а температура доходит до 1400 градусов по Цельсию.

В процессе производства лопастей они проходят через процесс монокристаллизации, что придает им твердости и прочности.

Перед тем, как установить на самолет, каждый двигатель проверяется на полное тяговое усилие. Он должен пройти сертификацию Европейского совета по безопасности и компанией, которая его произвела. Одной из самых крупных фирм по их производству является Роллс-Ройс.

Авиационный двигатель: воздушного или водяного охлаждения?

Рассматривать станем на примерах истребителей, просто потому, что бомбардировщику с его задачами, в принципе, без разницы, на каком двигателе лететь. Летим и летим, долетели, высыпали бомбы, летим назад. У истребителей все было несколько сложнее в плане задач.

Итак, кто был лучше: двигатель воздушного охлаждения или водяного?

Да, будем называть двигатель жидкостного охлаждения по привычке водяным, поскольку ну какие там антифризы были в 30-40 годах прошлого века? В лучшем случае – вода с этиленгликолем. В худшем – вода с солью или просто вода.

Противостояние «жидких» и «воздушных» двигателей началось тогда, когда появились эти моторы. Точнее, когда инженеры додумались до того, что стоит прекратить вращать цилиндры роторного мотора вокруг коленвала. И так появилась «воздушная звезда». Вполне нормальный двигатель, без закидонов и проблем. Но к концу Первой мировой инженеры вполне смогли уже адаптировать автомобильный двигатель водяного охлаждения, так что соревнование началось уже тогда.

И на протяжении всего существования конкурировали друг с другом V-образные двигатели жидкостного охлаждения и звездообразные двигатели воздушного охлаждения.

Каждый из этих типов двигателей имеет свои достоинства и недостатки. Для того чтобы сравнить, возьмем несколько моторов из обеих категорий. Скажем так, лучшие из лучших.

За «воздушников» сыграют АШ-82 и Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp, за «водяных» — «Роллс-Ройс» «Мерлин Х», «Даймлер-Бенц» DB 605, Климов ВК-105.

В таблице есть одна несправедливость. Знатоки сразу поймут, о чем речь: конечно, это вес. У «водяных» в ТТХ всегда дается так называемый «сухой» вес, то есть без воды/антифриза. Соответственно, они будут за кадром, то есть на ВПП, тяжелее. Где-то на 10-12%, а это немало.

А теперь пойдем сравнивать.

Конструкция

Конструктивно, конечно, проще воздушные. Не нужна рубашка охлаждения, не нужен радиатор, не нужна броня, защищающая радиатор, трубопроводы, жалюзи радиатора.

Воздушный двигатель проще, а значит, дешевле в производстве и обслуживании. И надежнее в бою. Известно, что двигатели воздушного охлаждения выдерживали несколько попаданий и продолжали работать, лишившись двух и даже трех цилиндров. А вот водяной двигатель запросто выходил из строя в случае одного попадания в радиатор.

1:0 в пользу воздушных двигателей.

Охлаждение

Эффективнее, в общем, воздушные. Главной проблемой двойных звезд был отвод тепла от второго ряда цилиндров. Если конструкторы с этим справлялись, все было просто прекрасно.

В полете самолет спокойно предоставлял необходимый объем воздуха для охлаждения головок цилиндров. А у водяного двигателя существовало ограничение в виде температуры жидкости, которую ограничивала точка кипения воды/антифриза. Температура головок цилиндров воздушного двигателя в любом случае выше, чем температура охлаждающей жидкости, так что при одном объеме воздуха, проходящем через головки цилиндров воздушного и радиатор водяного двигателей, эффективнее был воздушный, поскольку площадь радиатора явно уступала площади звезды. И на отвод одной единицы тепла требовался больший объем воздуха, чем от головок цилиндров.

Тем более тогда, когда со временем радиаторы упрятали в тоннели.

2:0 в пользу воздушных.

Аэродинамика

Да, здесь однозначно водяные двигатели имели преимущество. Более тонкий и острый нос, более узкий фюзеляж – самолеты с водяными двигателями были заметно быстрее своих конкурентов с воздушными двигателями.

Толстый лоб самолета с воздушным двигателем – это серьезный удар по аэродинамике самолета. А в начале пути и вообще кольцо Тауненда считалось верхом аэродинамических изобретений.

Читать еще:  Двигатель ваз 21213 карбюратор схема

И в начале 40-х получилось некое такое разделение: самолеты с водяными двигателями были более скоростными, самолеты с воздушными – более маневренными.

Тут стоит отметить, что более легкие И-16, А6М, «Рок» действительно были весьма маневренными машинами. Но уступавшими в скорости своим водяным конкурентам.

Тут лучший пример — наш И-16.

Фактически с «Циклоном» от фирмы «Райт» И-16 запросто лупил в Испании Bf-109B. Однако, как только у немцев появился DB-600, давший «Эмилю» преимущество в скорости и вертикали, роли поменялись тут же, и вчерашний охотник стал дичью.

Реально дело было не только в более мощном поколении моторов, дело было и в аэродинамике. Самолеты стали более тонкими и гладкими, радиаторы стали утапливать в крылья и фюзеляжи, а применение антифризов позволило улучшить теплоотдачу и уменьшить размер и – немаловажно – вес радиаторов и охлаждающей жидкости, которую надо было заливать в систему.

Так что 2:1 в пользу воздушных.

Вооружение

А тут нюансов очень много.

Водяной двигатель был просто создан для настоящих авиаснайперов, поскольку позволял использовать такую замечательную вещь, как мотор-пушку. Наводилась пушка точно по носу самолета, никаких проблем. Плюс вокруг блока цилиндров можно было разместить пару пулеметов.

Все это давало очень неплохой секундный залп с минимальным рассеиванием. Очень важный момент.

Здесь сразу нужно давать балл водяным. 2:2.

Однако кто сказал, что у истребителей с воздушным охлаждением все обстояло печально? Совершенно нет!

Начнем с того, что были два уникальных истребителя, Ла-5 и Ла-7, которым мотор АШ-82 позволил разместить две и три синхронных пушки ШВАК. Да, боекомплект был вполне приличный, около 120 снарядов на пушку, этого выше крыши хватало, чтобы провести бой и разнести любой бомбардировщик противника.

Но истребители Лавочкина – это очень интересное исключение из правил.

А вот все остальные, немцы, японцы, американцы, предпочли воспользоваться тем, что в крыле и около него не стоят громоздкие радиаторы охлаждения, и разместили в крыльях целые батареи.

Плюсов, кстати, тоже достаточно. Проще обслуживать… нет, не оружие. Как раз двигатель, вокруг которого не натыкано пушек, пулеметов и патронов/снарядов. В крыле места больше, соответственно, можно разметить больший боезапас и большее количество стволов.

«Фокке-Вульф» 190А-2, обладатель одно из самых впечатляющих секундных залпов, нес в крыльях четыре 20-мм пушки. Правда, был «секрет». Корневые (расположенные ближе к фюзеляжу) пушки имели боезапас 200 снарядов, а дальние – всего 55. Но все равно внушительно. Плюс два синхронных пулемета.

Японцы на Ki-84 «Хаяте» обошлись меньшим боекомплектом для крыльевых пушек, всего 150 снарядов и 350 патронов для синхронных пулеметов.

Но наиболее весомых успехов в плане размещения оружия добились, на мой взгляд, американцы. Р-47 с восемью 12,7-мм «Браунингами» и F4U «Корсар» с шестью – это весьма. Плюс боекомплект из 400-440 патронов на ствол. У крайних от фюзеляжа крыла б/к мог быть уменьшен до 280 патронов, но это реально несущественно.

Можно долго говорить на тему, что лучше, две пушки или шесть крупнокалиберных пулеметов, но это тема отдельного исследования. Есть и плюсы, и минусы. В любом случае, 3 000 патронов против 300-400 снарядов – есть о чем говорить.

Так что в количественном плане размещения вооружения истребители с воздушными двигателями оказались ничуть не хуже коллег. Более того, так как воздушные двигатели были мощнее водяных, то, соответственно, позволяли брать на борт больше всего. Логично.

А если взять в качестве сравнения Як-9 с одной 20-мм пушкой и одним 12,7-мм пулеметом против американского истребителя с батареей из восьми 12,7-мм «Браунингов», то очень сложно сказать, кто станет победителем. Асу-снайперу, конечно, потребуется всего десяток-другой снарядов, а вот если речь пойдет о летчиках среднего плана… Там пулеметы будут поинтереснее, потому что хоть что-то да попадет.

Балл воздушным. 3:2.

Защита

Здесь все совершенно по-разному. Водяной двигатель надо было защищать. Защищать сам двигатель от прострела, защищать радиатор, защищать всю арматуру. Ибо одно-два попадания в рубашку двигателя или радиатор – и все, прилетели. Да, какое-то время до того момента, как двигатель заклинит от перегрева, имеется. И можно попробовать дотянуть до удобного места либо на свою территорию, либо – парашют. Не очень надежно, не очень удобно.

Воздушной звездой можно было просто защищаться, как бронеплитой. Прострелов эти двигатели, конечно, боялись, но отмечались случаи, когда «Фокке-Вульфы» без пары цилиндров дымили, но летели. А наши «Ла» вполне нормально доползали до аэродромов с тремя выбитыми цилиндрами. В истории зафиксировано множество таких случаев.

Потому и «Ла», и «Тандерболт», и «Фокке-Вульф» очень неплохо зарекомендовали себя именно как штурмовики. Воздушным двигателем можно было прикрыться от малокалиберных зениток и разносить все на своем пути. И бомбы более мощные двигатели запросто позволяли взять на борт. Ла-5 – 200 кг, «Фокке-Вульф» 190 серии F – до 700 кг, а «Тандерболт» серии Д – до 1135 кг.

Сейчас некоторые скажут, что лучший штурмовик Второй мировой войны летал на водяном моторе, и будут правы.

Однако Ил-2 – это штурмовик, который был рожден штурмовиком. А выше шла речь о истребителях, которые стали штурмовиками. Разница есть, и в первую очередь именно в плане защиты.

А в плане защиты однозначно впереди двигатели воздушного охлаждения. 4:2.

Вот такая картина получается. Виной тому, конечно, появившиеся в начале 1940-х двухрядные звёзды. И они затмили водяные двигатели, которые сделали большой шаг вперед с самого начала своего появления.

Главным шагом в развитии двигателей воздушного охлаждения стал момент, когда конструкторы справились с проблемой охлаждения второго ряда цилиндров. Для этого было сделано много: раздвигали ряды цилиндров, чтобы дать воздуху возможность лучше обтекать головки цилиндров, увеличивали площадь маслорадиаторов, так как большая часть тепла отводилась именно через масло, увеличивали оребрение цилиндров.

Именно решение проблемы охлаждения вывело звезды вперед в плане мощности и массы. Это было просто: двойная звезда имела больший литраж по сравнению с водяным двигателем. Отсюда и большая мощность.

Если сравнить удельную мощность наших моторов на уровне 1943 года, то АШ-82Ф имел показатель 1,95 л.с./кг, а ВК-105П – 2,21 л.с./кг массы двигателя. Вроде бы ВК-105П был лучше. И любой самолет с ним должен был иметь преимущество.

Читать еще:  Хруст стук в двигателе

Однако если мы возьмем самолет, который летал и на ВК-105, и на АШ-82 и сравним, то без удивления увидим, что ЛаГГ-3 с ВК-105П в плане ЛТХ проигрывал Ла-5 с АШ-82 по всем параметрам. И это несмотря на то, что Ла-5, скажем так, не блистал аэродинамически.

Мощность двойной звезды АШ-82 решила все проблемы аэродинамики, просто вытащив самолет за счет «лишних» 500 л.с.

Конечно, конструкторы водяных двигателей не собирались сдаваться и попробовали догнать воздушников. Были попытки спарить двигатели, чтобы два двигателя работали через редуктор на один винт. В реальности не получилось ни у кого.

Более умным был проект Н- и Х-образных двигателей, когда несколько блоков цилиндров работали бы на один коленвал. Такой двигатель получился у британцев, Нэпир «Сейбр», 24-цилиндровый монстр. «Тайфун», конечно, с ним полетал, но как только британцы довели до ума свой воздушный Бристоль «Центавр», то и про «Сейбр» благополучно забыли.

В самом конце Второй мировой войны появились водяные двигатели нового поколения, с увеличенным литражом в основном за счет увеличения диаметра поршня и утончения стенок блоков. Это с одной стороны, сказалось на ресурсе, с другой – дало необходимую мощность. АМ-42, «Гриффон», DB-603, Юмо-213 – все они были хороши в этом плане, но опоздали на войну.

Для того чтобы поставить последнюю точку в соревновании поршневых двигателей, стоит посмотреть на окончание их карьеры.

Когда появились турбореактивные двигатели, поршневым пришлось уйти на заслуженный покой.

Уделом двигателей внутреннего сгорания стала лёгкая и спортивная авиация, где были свои требования к двигателям.

Воздушные двигатели оккупировали спортивную авиацию, а вот водяным просто пришлось уйти совсем. Правда, в последние годы намечается тенденция по возвращению в авиацию дизелей, но в любом случае это не столько авиационные, сколько автомобильные двигатели.

Так что, подытоживая все сказанное, я бы взял на себя ответственность по утверждению того, что авиационные двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением были более эффективны, чем их коллеги с жидкостным охлаждением сразу по нескольким параметрам.

То, что чудо-двигатель АШ-82 работает до сих пор как в самолетах, так и в вертолетах, только подтверждает это утверждение.

Газотурбинный двигатель. Фото. Строение. Характеристики.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря – газотурбинные двигатели. Однако, несмотря на всю возрастающую популярность авиаперелетов сейчас, мало кто знает каким образом работает тот жужжащий и свистящий контейнер, который висит под крылом того или иного авиалайнера.

Принцип работы газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель, как и поршневой двигатель на любом автомобиле, относится к двигателям внутреннего сгорания. Они оба преобразуют химическую энергию топлива в тепловую, путем сжигания, а после — в полезную, механическую. Однако то, как это происходит, несколько отличается. В обоих двигателях происходит 4 основных процесса – это: забор, сжатие, расширение, выхлоп. Т.е. в любом случае в двигатель сначала входит воздух (с атмосферы) и топливо (из баков), далее воздух сжимается и в него впрыскивается топливо, после чего смесь воспламеняется, из-за чего значительно расширяется, и в итоге выбрасывается в атмосферу. Из всех этих действий выдает энергию лишь расширение, все остальные необходимы для обеспечения этого действия.

А теперь в чем разница. В газотурбинных двигателях все эти процессы происходят постоянно и одновременно, но в разных частях двигателя, а в поршневом – в одном месте, но в разный момент времени и по очереди. К тому же, чем более сжат воздух, тем большую энергию можно получить при сгорании, а на сегодняшний день степень сжатия газотурбинных двигателей уже достигла 35-40:1, т.е. в процессе прохода через двигатель воздух уменьшается в объеме, а соответственно увеличивает свое давление в 35-40 раз. Для сравнения в поршневых двигателях этот показатель не превышает 8-9:1, в самых современных и совершенных образцах. Соответственно имея равный вес и размеры газотурбинный двигатель гораздо более мощный, да и коэффициент полезного действия у него выше. Именно этим и обусловлено такое широкое применения газотурбинных двигателей в авиации в наши дни.

А теперь подробней о конструкции. Четыре вышеперечисленных процесса происходят в двигателе, который изображен на упрощенной схеме под номерами:

  • забор воздуха – 1 (воздухозаборник)
  • сжатие – 2 (компрессор)
  • смешивание и воспламенение – 3 (камера сгорания)
  • выхлоп – 5 (выхлопное сопло)
  • Загадочная секция под номером 4 называется турбиной. Это неотъемлемая часть любого газотурбинного двигателя, ее предназначение – получение энергии от газов, которые выходят после камеры сгорания на огромных скоростях, и находится она на одном валу с компрессором (2), который и приводит в действие.

Таким образом получается замкнутый цикл. Воздух входит в двигатель, сжимается, смешивается с горючим, воспламеняется, направляется на лопатки турбины, которые снимают до 80% мощности газов для вращения компрессора, все что осталось и обуславливает итоговую мощность двигателя, которая может быть использована разными способами.

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии газотурбинные двигатели подразделяются на:

  • турбореактивные
  • турбовинтовые
  • турбовентиляторные
  • турбовальные

Двигатель, изображенный на схеме выше, является турбореактивным. Можно сказать «чистым» газотурбинным, ведь газы после прохождения турбины, которая вращает компрессор, выходят из двигателя через выхлопное сопло на огромной скорости и таким образом толкают самолет вперед. Такие двигатели сейчас используются в основном на высокоскоростных боевых самолетах.

Турбовинтовые двигатели отличаются от турбореактивных тем, что имеют дополнительную секцию турбины, которая еще называется турбиной низкого давления, состоящую из одного или нескольких рядов лопаток, которые отбирают оставшуюся после турбины компрессора энергию у газов и таким образом вращает воздушный винт, который может находится как спереди так и сзади двигателя. После второй секции турбины, отработанные газы выходят фактически уже самотеком, не имея практически никакой энергии, поэтому для их вывода используются просто выхлопные трубы. Подобные двигатели используются на низкоскоростных, маловысотных самолетах.

Турбовентиляторные двигатели имеют схожую схему с турбовинтовыми, только вторая секция турбины отбирает не всю энергию у выходящих газов, поэтому такие двигатели также имеют выхлопное сопло. Но основное отличие состоит в том, что турбина низкого давления приводит в действия вентилятор, который закрыт в кожух. Потому такой двигатель еще называется двуконтурным, ведь воздух проходит через внутренний контур (сам двигатель) и внешний, который необходим лишь для направления воздушной струи, которая толкает двигатель вперед. Потому они и имеют довольно «пухлую» форму. Именно такие двигатели применяются на большинстве современных авиалайнеров, поскольку являются наиболее экономичными на скоростях, приближающихся к скорости звука и эффективными при полетах на высотах выше 7000-8000м и вплоть до 12000-13000м.

Читать еще:  Вентиляторный двигатель принцип работы

Турбовальные двигатели практически идентичны по конструкции с турбовинтовыми, за исключением того, что вал, который соединен с турбиной низкого давления, выходит из двигателя и может приводить в действие абсолютно что угодно. Такие двигатели используются в вертолетах, где два-три двигателя приводят в действие единственный несущий винт и компенсирующий хвостовой пропеллер. Подобные силовые установки сейчас имеют даже танки – Т-80 и американский «Абрамс».

Газотурбинные двигатели имеют классификацию также по другим при знакам:

  • по типу входного устройства (регулируемое, нерегулируемое)
  • по типу компрессора (осевой, центробежный, осецентробежный)
  • по типу воздушно-газового тракта (прямоточный, петлевой)
  • по типу турбин (число ступеней, число роторов и др.)
  • по типу реактивного сопла (регулируемое, нерегулируемое) и др.

Турбореактивный двигатель с осевым компрессором получил широкое применение. При работающем двигателе идет непрерывный процесс. Воздух проходит через диффузор, притормаживается и попадает в компрессор. Затем он поступает в камеру сгорания. В камеру через форсунки подается также топливо, смесь сжигается, продукты сгорания перемещаются через турбину. Продукты сгорания в лопатках турбины расширяются и приводят ее во вращение. Далее газы из турбины с уменьшенным давлением поступают в реактивное сопло и с огромной скоростью вырываются наружу, создавая тягу. Максимальная температура имеет место и на воде камеры сгорания.

Компрессор и турбина расположены на одном валу. Для охлаждения продуктов сгорания подается холодный воздух. В современных реактивных двигателях рабочая температура может превышать температуру плавления сплавов рабочих лопаток примерно на 1000 °С. Система охлаждения деталей турбины и выбор жаропрочных и жаростойких деталей двигателя — одни из главных проблем при конструировании реактивных двигателей всех типов, в том числе и турбореактивных.

Особенностью турбореактивных двигателей с центробежным компрессором является конструкция компрессоров. Принцип работы подобных двигателей аналогичен двигателям с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель. Видео.

Оппозитный авиационный поршневой двигатель

В настоящее время оппозитные авиационные моторы начинают переживать свое второе рождение. Вследствие того, что они обладают небольшими размерами и сравнительно малым весом, их ставят на легкие спортивные самолеты. Они способны развивать достаточную мощность и обеспечивают очень высокие скорости.

Оппозитные двигатели имеют несколько типов конструкций:

1. Мотор, изготовленный по методу «боксер» (Subaru). В таких двигателях поршни цилиндров, расположенных против друг друга, двигаются равноудалено. Это приводит к тому, что в каждом цикле один находится в верхней мертвой точке, а противоположный — в нижней.

2. Двигатели, снабженные устройством ОРОС (Opposed Piston Opposed Cylinder). В таких моторах цилиндры по отношению к коленвалу, расположены горизонтально. В каждом из них находится по два поршня, которые при работе двигаются навстречу. Дальний поршень связан с коленвалом специальным шатуном.

3. Двигатель, сделанный на основании принципа, примененного в советском моторе 5ТДФ. В таком изделии поршни передвигаются навстречу друг другу, работая попарно в каждом отдельном цилиндре. При достижении обоих поршней верхней мертвой точки между ними впрыскивается топливо. Двигатели такой разновидности могут функционировать на горючем различных видов, от керосина до бензина. Для увеличения мощности оппозитных моторов их снабжают турбонаддувом.

Главное достоинство в двигателях оппозитного типа — это компактность, малые габариты. Их можно применять на самолетах очень маленьких размеров. Мощность их достаточно высока. В настоящее время они находят все большее распространение в спортивных летательных аппаратах.

В качестве основного недостатка отмечается высокий расход топлива и особенно моторного масла. По отношению к двигателям других типов оппозитные моторы расходуют горюче-смазочные материалы в два раза больше. Они требуют постоянной замены масла.

Воздушный винт

Благодаря воздушному винту создается тяга, но у каждого винта есть свои ограничения в скорости. Самая идеальная скорость вращения винта является 750-1,5 тысячи оборотов в минуту, в данной частоте уровень коэффициента полезного действия винта самый большой, но если скорость заходит за эти пределы, КПД начинает значительно падать.

В тоже время винт начинает приносить не повышение скорости, а наоборот начинает работать как тормоз. Такую особенность еще называют как «эффект запирания».

Такой эффект происходит из-за того что одна часть лопастей начинает набирать завышенные обороты и тем самым превышает скорость звука, из-за чего двигатель начинает неправильно работать. Такой эффект сработает также если лопастям увеличить их в диаметре, так как чем лопасть длиннее, тем выше скорость потока на концах лопастей.

Турбовальный двигатель

Должно быть, большинство читателей здесь вообще впервые слышат такое название. Такой тип двигателей устанавливается на вертолёты.

Турбовальный двигатель очень схож с турбовинтовым двигателем со свободной турбиной. Он также состоит из компрессора, камеры сгорания, турбины компрессора, далее идёт свободная турбина, связанная со всем предыдущем только газодинамически. А вот реактивную тягу такой двигатель не создаёт, реактивного сопла у него нет, только выхлоп. Свободная турбина имеет свой вал, который соединяется к главному редуктору вертолёта (несущего винта). Да, у всех известных мне вертолетов есть такой редуктор, и, как правило, он внушительных размеров. Дело в том, что обороты несущего винта вертолёта очень низкие. Если у самолета, как я писал выше, они могут достигать 1500 об/мин, то у вертолёта, например у Ми-8, всего 193 об/мин.
А обороты двигателя у вертолёта зачастую очень высокие (из-за небольших размеров), и понижать их приходится в сотню и более раз. Бывает такое, что редуктор стоит и на двигателе, и на самом вертолете, например, у Ми-2 и его двигателя ГТД-350.


Схематичная конструкция турбовального двигателя


Двигатель ТВ3-117 от вертолета Ми-8. Справа видны выхлопная труба и приводной вал

Итак, мы рассмотрели четыре типа газотурбинных двигателей. Надеюсь, мой текст был понятен и полезен для вас. Все вопросы и замечания можете писать в комментариях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector