Конструкторы авиационных двигателей реферат по авиации и космонавтике | Сочинения Авиационная техника

Скачай Конструкторы авиационных двигателей реферат по авиации и космонавтике и еще Сочинения в формате PDF Авиационная техника только на Docsity! МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (МГТУ ГА) Кафедра гуманитарных и социально-политических наук РЕФЕРАТ по дисциплине «История воздухоплавания и авиации» на тему «Конструкторы авиационных двигателей А.Д. Швецов, П.А. Соловьев, В.Я. Климов, С.П. Изотов» Выпол нила студентка 2 курса Заочно го факультета Специ альность: 080507-ЭК Шифр: Горяи нова Оксана Михайловна Москва 2008 СОДЕРЖАНИЕ своих земляков-уральцев и смело приступил к организации опытного конструкторского бюро. В своем распоряжении он имел лишь несколько молодых авиационных инженеров. Но, помогая им советом и делом, он создал основной костяк бюро. Расхлябанность или недисциплинированность несовместимы были с работой в этом ОКБ. Швецов часто предостерегал своих сотрудников против опасности, заключенной в мнимой «очевидности», которая часто сбивает с пути логических умозаключений, особенно при тяжелых летных происшествиях. Сам главный конструктор осторожно подходил к принятию окончательного решения по интересующему его техническому вопросу. А.Д. Швецов был человеком молчаливым и сдержанным, скупым на слова, он отличался большим трудолюбием и аккуратностью. Конструкторское бюро под его руководством вместе с руководством завода проделали огромную работу по организации производства авиадвигателя М-25, за что в 1934 г. коллектив получил высокую оценку Народного комиссара тяжелой промышленности Г. К. Орджоникидзе. В 1935 г. новый завод посетили делегаты VI Конгресса Коммунистического Интернационала молодежи. Они были поражены результатами труда молодых строителей и остались очень довольны гостеприимством заводских комсомольцев. Коллектив конструкторского бюро вместе с сотрудниками ЦИАМ упорно работал над улучшением конструкции двигателя М-25 и провел ряд доработок. После государственных испытаний мощный по тому времени двигатель воздушного охлаждения М-25А широко применялся на самолетах-истребителях И-15 и И-16. Добрым словом хочется вспомнить двигатель М-62 (с 1944 г. АШ-62). Он выпускался в различных вариантах и до сих пор используется на самолетах Ан-2 на многих местных линиях Гражданского воздушного флота в нашей стране и более чем в 20 странах мира. Разработанный в 1938 г. и изготовлявшийся серийно более мощный двигатель М-63 осваивался очень тяжело. Вспоминая историю доводки этого двигателя и трудности, которые возникали в начале его эксплуатации, необходимо отметить большую настойчивость, терпение и спокойствие, проявленные при этом генеральным конструктором. В тот период развитие двигателей воздушного охлаждения для повышения мощности в одном агрегате следовало направлять по пути создания двухрядной звезды. В новом двигателе А.Д. Швецова вместо девяти цилиндров стало четырнадцать, располагались они в два ряда. Запущенный в серийное производство в мае 1941 г. двигатель получил наименование АШ-82. Предназначался он для истребителей и устанавливался на самолетах Ла-5 и Ла-7 —одних из лучших самолетов военного времени. Широкому распространению этих самолетов способствовало применение менее уязвимых двигателей воздушного охлаждения. Благодаря хорошим летно-тактическим данным, которые s значительной степени основывались на высоких мощностных, экономических, массовых и эксплуатационных качествах двигателей АШ-82, самолеты Ла-5 и Ла-7 уже в первый период своего появления обеспечили превосходство, а в дальнейшем, когда выпускались в достаточном количестве, и полную победу наших ВВС над авиацией фашистской Германии. В конце войны силовые установки этого типа применялись также на самолетах-бомбардировщиках Ту-2. Надежные двигатели ЛШ-82В, созданные позднее, использовались на вертолетах Як-24 и Ми-4, что в значительной степени способствовало широкому распространению вертолета Ми-4 не только у нас в стране, но и во многих других странах. На самолетах Ил-12 и Ил-14 применялись двигатели АШ-82ФН и АШ-82Т, которые до настоящего времени находятся в широкой эксплуатации. В конце войны и в послевоенный период ОКБ А. Д. Швецова проводило большие работы по конструированию и доводке более мощных многорядных поршневых двигателей. В частности, еще в годы войны в ОКБ был создан 28- цилин-дровый четырехрядный звездообразный двигатель мощностью 4500 л. с. Конструкторский талант А.Д. Швецова в полной мере проявился в трудный период, когда за короткое время следовало построить двигатель большой мощности, также воздушного охлаждения, для тяжелого четырехмоторного самолета Ту-4. Это был двигатель АШ-73. Для сохранения мощности на высоте на нем имелись специальные турбокомпрессоры, которые повышали плотность разреженного на высоте воздуха, поступающего в двигатель. Двигатель АШ-73ТК представлял собой 18-цилиндровую звезду с двумя турбокомпрессорами, обеспечивавшими высотность 11 000 м. Этот двигатель устанавливался и на «летающей лодке» М-10, которая предназначалась для несения патрульной службы в открытом море. Немало трудностей пришлось преодолеть конструкторам, технологам и военным испытателям в период создания двигателя АШ-73ТК с турбокомпрессором, когда впервые на отечественном двигателе был применен стальной картер взамен дюралюминиевого. Мощность этого двигателя достигала 2400 л. с., что для силовой установки такого типа являлось, видимо, пределом. Предвидя необходимость создания более высотных и более тяжелых дальних бомбардировщиков, конструкторский коллектив А.Д. Швецова в конце сороковых годов разработал серию экспериментальных двигателей, в том числе уникальный двигатель АШ-2ТК, состоявший из шести блоков, Мощность двигателя достигала 4300 л. с., его повышенная высотность и малый удельный расход топлива достигались благодаря комбинированному наддуву от турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя. Оригинальным в этом двигателе было использование энергии выхлопных газов, которые из цилиндров отводились в газовые турбины, передававшие дополнительную мощность на приводной вал, а газ на выходе из турбокомпрессора использовался для получения дополнительной реактивной тяги. Двигатель АШ-2ТК, как и двигатель В.А. Добрынина, предназначался для тяжелых высотных самолетов сверхдальнего действия. Появление этих двигателей было попыткой продлить использование поршневых моторов для самолетов дальнего действия, где экономичность двигателя являлась основным фактором. Техническое совершенство их было очень высоким. Предполагалось, что самолет, создаваемый в расчете на этот двигатель в конструкторском бюро А.Н. Туполева, будет иметь большую продолжительность полета. Это был довольно своеобразный период в развитии авиационной техники, и военной в частности, когда за неимением турбореактивных двигателей большой мощности и экономичности конструкторы тяжелых и дальних самолетов пытались создавать современные летательные аппараты с комбинированными силовыми установками. Однако появление в скором времени отечественных турбореактивных и турбовинтовых двигателей с приемлемой экономичностью позволило военной авиации навсегда отказаться от поршневых установок. В заключение следует указать, что в период применения как в военной, так и в транспортной авиации поршневых авиационных двигателей Аркадий Дмитриевич Швецов был одним из выдающихся отечественных конструкторов, который в трудное для страны время сумел организовать высококвалифицированный коллектив и благодаря своему таланту и настойчивости в решении поставленных задач обеспечил создание большого количества типов первоклассных двигателей воздушного охлаждения. Аркадию Дмитриевичу были органически присущи честность и чувство собственного достоинства. Эти качества А.Д. Швецов высоко ценил и в других. Надо сказать, что он был разносторонне талантлив. С юношеских лет полюбив Урал с его суровой, величественной природой и живя на берегу Камы, Швецов часами бродил по нехоженым тропам или плыл на лодке, наблюдая жизнь леса, любуясь красотой уральских пейзажей. Иногда он брал с собой подрамник и краски, Любовь к живописи сохранилась у него до последних лет. Очень любил Аркадий Дмитриевич отдыхать за шахматами. Даже не имея партнера, он мог часами разбирать сложные турнирные партии. Но самым большим увлечением его была музыка. Аркадий Дмитриевич часто говорил что готов примириться с любыми лишениями, но не мог бы отказаться от рояля. В любой час, вернувшись домой, он садился за рояль. По свидетельству слышавших его игру и присутствовавших при разучивании музыкальных произведений, и в этом занятии проявлялись целеустремленность и настойчивость, свойственные характеру Швецова. Одаренность, особенно в области искусства, присуща не каждому, однако поневоле напрашивается аналогия с другим генеральным конструктором —Сергеем Константиновичем Туманским, который также был способным музыкантом. Казалось бы, что общего в шуме и грохоте авиационных двигателей и звуках рояля? Но природа, как известно, наделяет некоторых людей многими, иногда не очень схожими талантами и наклонностями. Конструкторскому бюро П. А. Соловьева, имевшему опыт в создании силовых установок для винтокрылых летательных аппаратов, было поручено создание двигателя Д-25ВК для вит скрыла Ка-22. Эта сложная и новая задача была решена успешно Оригинальный летательный аппарат совершал длительные полеты. Конструкторское бюро продолжало разрабатывать силовые установки для вертолетов, состоящие из двигателей и редукторов (редуктор Р-12 передавал мощность, равную 13000 л с.). Одна из таких силовых установок была установлена на Ми-12. В своей работе Павел Александрович Соловьев опирается на последние достижения отечественной в зарубежной техники. Не останавливаясь на достигнутом в части создания двигателей для транспортных в пассажирских самолетов ОКБ П. А. Соловьева продолжает работать над двухконтурными двигателями, которые находят все более широкое распространение. Большое внимание в современной гражданской авиации уделяется уменьшению шума и вредности отработанных газов при сохранении существующих характеристик двигателей. По международным нормам рекомендуется снижать уровень шума на 10 дБ каждые 10 лет. В частности, этого можно достичь за счет акустической обработки поверхностей перед и за вентилятором в двухконтурных двигателях в за счет установки регулируемых реактивных сопел. Вместе с тем уровень шума снижается путем увеличения степени двухконгурности и выбора оптимальных параметров двигателя, что особенно важно для пассажирских самолетов. Относительно простые камеры устаревших и большинства современных двигателей имеют невысокую полноту сгорания, поэтому в существующих двигателях могут образовываться окислы азота, что объясняется высокими температурой и давлением газа перед турбиной. Одной из наиболее эффективных мер борьбы с этим явлением, как полагают, является совершенствование самого процесса горения. Все другие меры, связанные с изменением температуры и давления газа перед турбиной, могут повлечь за собой ухудшение характеристик двигателя, хотя такая мера, как впрыск воды перед камерой сгорания для уменьшения температуры пламени, является достаточно рациональной Очевидно, что перед конструкторами двухконтурных реактивных двигателей с высокой степенью двухконтурности в высокой температурой газа, без чего невозможно создать силовую установку с хорошей экономичностью, стоит особо сложная задача, так как новые двигатели должны удовлетворять требованиям уменьшения шума и загрязнения атмосферы. При несоответствии этим требованиям пассажирские самолеты в обозримом будущем не смогут использоваться на международных авиационных линиях. Эти вопросы и находятся в поле зрения конструкторского бюро П. А. Соловьева. Вот уже в течение ряда лет ОКБ создает двигатели для пассажирских самолетов. После Ту-124 появился еще более комфортабельный представитель этой серии —Ту-134 с двигателями Д-30, разработанными в этом конструкторском бюро. Характерной особенностью двигателя является внедрение в его конструкцию большого количества новинок. Все они тщательно проверяются в наземных и полетных условиях, поскольку эти двигатели предназначаются в основном для многоместных пассажирских самолетов, где надежность и большой эксплуатационный ресурс наряду с обычными высокими требованиями по тяге и удельному расходу топлива являются особенно необходимыми Двигатель Д-30 развивает большую тягу. Это первый серийный двигатель с охлаждаемыми рабочими лопатками турбины, что впоследствии стало широко применяться на всех современных высокотемпературных двигателях. По удельным параметрам он превосходит лучшие зарубежные двигатели этого класса. Двигатель замечателен также тем, что на его базе были созданы новые силовые установки для других типов самолетов. Особе следует отметить двухконтурный двигатель Д-30НУ с тягой 11 500 кгс. Четыре таких двигателя установлены на пассажирском самолете Ил-62М, благодаря чему дальность полета на этом лайнере увеличилась почти на 1500 км, больше стала и коммерческая нагрузка. Свидетельством прогресса авиационной техники и двигателестроения, в частности, явился выполненный в 1975г. на самолете Ил-62М с двигателями ОКБ П. А. Соловьева полет по знаменитому чкаловскому маршруту 1937 г. через Северный полюс, Самолет Ил-62М преодолел это расстояние за 11 ч, а его предшественник АНТ-25 —примерно за 63 ч, при этом не следует забывать, что условия полета по безопасности, надежности и комфортабельности несравнимы. Двигатель этого же типа —Д-30КП устанавливается и на самолет Ил-76, предназначенный для перевозки крупногабаритных грузов. В середине восьмидесятых годов вариант двигателя Д-30 был применен на модифицированном самолете Ту-154. Этот самолет, получивший название Ту-154М, с двигателями Д-30КУ начал эксплуатироваться в Аэрофлоте и авиакомпаниях некоторых других стран. Высокие технические данные самолета позволили достигнуть лучших полетных и эксплуатационных характеристик. Созданы более комфортные условия для пассажиров, чем на предшествующей модификации самолета В настоящее время коллектив этого ОКБ работает над созданием двигателя ПС-90А для аэробуса Ил-96-300 и магистрального самолета Ту-204. Создание этого унифицированного ТРДД является не только весьма сложной технической задачей, но и весьма ответственным заданием для ОКБ, так как наиболее массовые перевозки авиапассажиров в девяностые годы и последующие 15 —лет будут осуществляться самолетами именно с этими двигателями. Двигатель ПС-90А является двухконтурным турбореактивным ГТД со смешением потоков воздуха наружного а газа внутреннего контуров, турбовентилятор и газогенератор которого образуют двухвальную роторную систему. Двигатель имеет одноступенчатый вентилятор диаметром 1900 мм, что при степени двухконтурности, равной 4,8, обеспечивает весьма экономный расход топлива, ТРДД ПС-90Л оснащен цифровой электронной системой автоматического регулирования я бортовой электронной системой контроля технического состояния двигателя. Во внешнем контуре двигателя расположено реверсивное устройство, улучшающее летные характеристики самолета. Двигатель ПС-90Л —модульной конструкции, состоящей из 11 основных узлов, что дает этому ТРДД существенные эксплуатационные достоинства. Двигатель ПС-90А развивает на взлетном режиме тягу 16 000 кгс, а его удельный расход топлива на крейсерском режиме полета составляет 0,58 кг/кгс- ч, что является рекордной величиной среди других двигателей подобного класса тяги. Член-корреспондент АН СССР Герой Социалистического Труда П. А. Соловьев продолжает активную работу по созданию и совершенствованию авиационной техники, являясь научным консультантом в пермском моторостроительном конструкторском бюро. Владимир Яковлевич Климов (1892-1962) Владимир Яковлевич Климов родился в 1892 г. в семье рабочего- строителя. Следуя советам родителей и учитывая материальные возможности семьи, он поступил учиться в специальное техническое училище с семилетней программой обучения, которое готовило мастеров-механиков. После окончания училища продолжил обучение в Московском высшем техническом училище. Профессор Н.Р. Брилинг, один из крупнейших теплотехников нашей страны, заведовал тогда механической лабораторией училища, где в этот период Владимир Климов занимался исследованием тепловых процессов двигателей внутреннего сгорания. Это, видимо, в значительной мере и определило его будущую специальность. Преддипломную практику он проходил на одном из механических заводов Петрограда, а в 1916 г, представил дипломный проект авиационного двигателя, с котором специальной темой являлось исследование процессов смесеобразования в карбюраторе. Совет училища по итогам защиты дипломного проекта ходатайствовал перед руководством об установлении В.Я. Климову специальной стипендии, чтобы обеспечить ему возможность подготовки кандидатской диссертации. Однако осуществить эго намерение не удалось. После Великой Октябрьской социалистической революции В.Я Климов работал в лаборатории автомобильных двигателей академика Е.А. Чудакова, где заведовал отделом авиационных моторов. В качестве представителя этого отдела он участвовал в работе Научно-технического совета Военно-воздушных сил, в ведении которого находились вопросы, связанные с развитием авиационной техники. Именно в этот период профессор В.Я. Климов выступал перед нами, слушателями Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского, с лекциями по теории авиационных двигателей. Лекции отличались высокой культурой и Советский конструктор авиационных двигателей, Герой Социалистического Труда С.П. Изотов родился 30 июня 1917 года. В 1935 году С.П. Изотов поступил в Запорожский индустриальный институт. Через два года, в 1937 г., он перевелся в Ленинградский Политехнический институт (энергомашиностроительный факультет, специальность «Автомобили и тракторы»), который окончил в январе 1941 года. По распределению инженер- политехник С.П. Изотов попал в конструкторское бюро авиадвигателей жидкостного охлаждения, руководимое В.Я. Климовым. В начале шестидесятых годов конструкторское бюро им. В.Я. Климова возглавил Сергей Петрович Изотов.В течение двух десятилетий это конструкторское бюро работало над созданием газотурбинных двигателей и редукторов (силовых установок), предназначенных для вертолетов, создаваемых в ОКБ им. М.Л. Миля, а в последние годы —и в ОКБ им. Н.И. Камова. Начало деятельности ОКБ над газотурбинными вертолетными двигателями совпало с общим направлением в развитии вертолетных силовых установок, когда на смену поршневому двигателю пришел двигатель газотурбинный. Применение ГТД, имеющих намного меньшую удельную массу, чем поршневые двигатели, и почти равные значения экономичности, позволило существенно облегчить силовые установки и тем самым улучшить массовые и летные данные вертолетов. В ОКБ С.П. Изотова впервые в СССР для вертолетов были созданы двигатели со свободной турбиной и разработаны основные принципы регулирования таких двигателей. Первым вертолетным газотурбинным двигателем, созданным ОКБ С.П. Изотова, был двигатель ГТД-350 с редуктором ВР-2. Эта силовая установка установлена на вертолете Ми-2, который в течение ряда лет успешно используется в народном хозяйстве Советского Союза и социалистических стран. В 1965 г. ОКБ закончило разработку и начало серийное производство другого вертолетного газотурбинного двигателя —ТВ-2-117 и редуктора ВР-8 для Ми-8 —вертолета среднего класса. Многолетний опыт эксплуатации вертолета Ми-8 свидетельствует о хорошей надежности, простоте обслуживания эго двигателя и редуктора. Для увеличения его грузоподъемности и главным образом для повышения летных качеств вертолета Ми-8 двигатель ТВ-2-117 был форсирован по мощности за счет повышения допустимой температуры газов перед турбиной, для чего был введен чрезвычайный режим. Позднее в ОКБ С.П. Изотова был создан более совершенный турбовальный двигатель —ТВ-3-117 мощностью 2200 л. с, Этот двигатель по своим параметрам и эксплуатационным характеристикам для своего времени являлся одним из лучших в мире, что обусловило его широкое применение на ряде вертолетов, в частности транспортном вертолете Ми-17, транспортном и судовом вертолете Ка-32 и других. Силовая установка этих двухдвигательвых вертелетов имел систему автоматического поддержания оборотов несущего винта и синхронизации работы двигателей. Кроме того, мощность силовых установок этих вертолетов такова, что позволяет продолжить полет даже в случае выключения одного из двигателей. Это ОКБ, е сегодня являющееся ведущим коллективом а разработке вертолетных газотурбинных двигателей в нашей стране, в последние годы создало высокоэффективные газотурбинные двигатели различного назначения, В отечественном двигателестроении в разные годы работало и работает сейчас немало талантливых конструкторов. Со многими из них автор сотрудничал долгие годы. Еще в довоенное время начал свою деятельность на поприще создания поршневых моторов водяного охлаждения Владимир Алексеевич Добрынин. Моторы с маркой ВД серийно строились для нашей военной авиации. В 1952 г. в ОКБ В. А. Добрынина, которое специализировалось на мощных моторах: был создан и успешно прошел государственные испытания двигатель ВД-4К, который имел шесть блоков по четыре цилиндра в каждом. Он включал в себя элементы турбореактивного двигателя и был самым мощным в нашей стране (4300 л. с.). Самолет Ту-85 с этими двигателями имел взлетную массу 107 т и мог находиться в воздухе 22 ч. Он покрывал расстояние до 12 000 км, В последующие годы в этом ОКБ создаются мощные турбореактивные двигатели, в частности двигатель ВД-7, использовавшийся на самолетах В.М. Мясищева. Начиная с I960 г. это конструкторское бюро уже под руководством Петра Алексеевича Колесова переходит к выпуску турбореактивных двигателей различной мощности и различного назначения. Одним из наиболее мощных одновальных одноконтурных двигателей в мире является силовая установка для варианта самолета Ту-144, созданная в ОКБ П.А. Колесова. Особенностями этого двигателя являются применение высокой температуры газа перед турбиной и отсутствие форсажной камеры, что значительно упрощает управление двигателем. Выходное устройство двигателя оборудовано механизмом реверса тяги, которое обеспечивает коэффициент реверсирования до 50% номинальной прямой тяги. Личные качества Петра Алексеевича позволили ему по-деловому, без многословных прений и дискуссий принимать правильные решения и обеспечивать создание самых мощных в нашей стране турбореактивных и самых легких подъемных двигателей. Отличные турбовинтовые, а затем и двухконтурные двигатели созданы и создаются в ОКБ, которым вначале руководил А. Г. Ивченко, а затем В.А. Лотарев Турбовинтовой двигатель АИ-20 почти 20 лет эксплуатируется в военной в гражданской авиации. При этом тяговые и экономические параметры двигателя непрерывно совершенствуются, что обеспечивает долгую жизнь самолетам, на которых он установлен, и в частности одному из основных самолетов Аэрофлота —Ил-18. Другой двигатель —АИ-25 выполнен уже двухконтурным и широко применяется на самолетах Як-40. В этом ОКБ выпущен совершенный двухконтурный двигатель Д-36, отвечающий всем современным требованиям, которые предъявляются к двигателям для пассажирских самолетов. Он имеет отличные тяговые и экономические характеристики, малошумен, камера сгорания двигателя выделяет меньше вредных веществ. Модификация двигателя Д-36 применена на другом самолете —Ан-72. Оригинальная компоновка двигателей на крыле самолета и их высокие технические и эксплуатационные характеристики позволили обеспечить самолету Лн-72 большую грузоподъемность и дальность полета, возможность эксплуатации на аэродромах с короткими взлетно-посадочными полосами, низкий уровень шума и комфортные условия для экипажа и перевозимых людей. На базе этого двигателя затем в ОКБ В.А. Лотарева был создан турбовальный двигатель Д-136 для крупнейшего в мире транспортного вертолета Ми-26. Двигатель Д-136 является мощным высокоэкономичным надежным турбовальным ГТД, обладающим большой эксплуатационной надежностью, подтвержденной получением сертификата летной годности вертолетом Ми-26. Позднее под руководством генерального конструктора В.А. Лотарева разработан мощный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-18Т с тягой 23,4 тс для тяжелого транспортного самолета Ан-124. Двигатель Д-18Т является совершенным современным ТРДД и соответствует международным стандартам ИКАО по уровням эмиссии выделяемых веществ и генерируемому шуму, последнему, в частности, способствуют высокая степень двухконтурности двигателя и большой диаметр (2330 мм) его вентилятора. Накануне Великой Отечественной войны этой организацией руководил Е.В. Урмин, работы которого способствовали возобновлению в серийном производстве двигателя М-88, увеличению мощности и созданию его модификаций. Следует отметить, что мотор М-88, установленный на Ил-4, состоял на вооружении с первых до последних дней войны. К созданию отечественных авиационных двигателей самое непосредственное отношение в течение многих лет имел доктор технических наук, лауреат Государственных премий Тигран Меликсетович Мелькумов. Научным работником он пришел в Военно-воздушную академию им. Н.Е. Жуковского в начале тридцатых годов. В то время он был уже конструктором одного из первых авиационных дизелей, созданных для учебного самолета, но, как и другие авиационные дизели, его двигатель не получил широкого распространения. Т.М. Мелькумов обладал широким научным кругозором, читал лекции по теории авиационных двигателей и был назначен начальником кафедры на факультете, начальником которого в то время являлся автор этих строк. Тигран Меликсетович не один десяток лет работал преподавателем,

Силовая установка самолета

МАТИ

МАТИ

«МАТИ» — Российскийгосударственныйтехнологическийский университетим. К.Э.Циолковского

Кафедра «Автоматизированноепроектирование летательныххаппаратоваппаратов»»

Бакалавр (направление 551000 «Авиа- и ракетостроение»)

Инженер-конструктор (направление 652100 по специальности 1301 «Самолето- и вертолетостроение»)

МАТИ

МАТИ Классификация авиационных двигателей

Деление на две группы:

•группу двигателей, способных работать только в пределах атмосферы,

•группу двигателей, не требующих для своей работы наличия атмосферы. Отличие в использовании двигателями первой группы в качестве рабочего тела атмосферы (воздуха), тогда как у двигателей второй группы рабочее тело находится на борту летательного аппарата.

Воздушные двигатели делятся на двигатели у которых тепловая машина и движитель не совмещаются в одном агрегате, и на двигатели, у которых тепловая машина и движитель представляют собой единый агрегат.

Двигатели первой группы условно назовем винтовыми воздушными двигателями и второй — реактивными воздушными двигателями.

Как известно, основными представителями группы винтовых воздушных двигателей являются винто-моторные и турбовинтовые двигатели, имеющие одинаковые движители (воздушный винт), но отличающиеся различными типами тепловых машин; у винто-моторных двигателей машина представляет собой мотор, у турбовинтовых двигателей — турбокомпрессор.

Группу реактивных воздушных двигателей представляют турбореактивные воздушные двигатели (турбореактивные двухконтурные или турбовентиляторные двигатели, турборакетные двигатели, турбореактивные двигатели) и прямоточные воздушно-реактивные двигатели (прямоточные реактивные двигатели и ракетно-прямоточные двигатели), принципиальное отличие которых заключается в отличии у прямоточных воздушно-реактивных двигателей сжатия воздуха за счет подвода механической энергии в тракте двигателя. Необходимое для работы двигателя повышение статического давления происходит только за счет торможения движущегося во входном устройстве воздухозаборника воздуха.

Классификацию ракетных двигателей исходя из рода энергии, используемой в движителях. Тогда ракетные двигатели делятся на двигатели с ядерным топливом, на двигатели с электро-ядерным топливом и на двигатели с химическим топливом. Последние можно подразделить на ракетные двигатели, использующие жидкое топливо и на двигатели, использующие твердое топливо.

Ракетно-прямоточный двигатель конструктивно выполнен как сочетание ракетного двигателя (на жидком или твердом топливе) и прямоточного двигателя.

МАТИ

МАТИ

Винто-мотрные (поршневые) двигатели

Современные авиационные поршневые двигатели представляют собой звездообразные четырехтактные двигатели, работающие на бензине. Охлаждение цилиндров поршневых двигателей выполняется, как правило, воздушным. Ранее в авиации находили применение поршневые двигатели и с водяным охлаждением цилиндров.

Поршневые двигатели различают по способу смесеобразования топлива с воздухом. Образование смеси осуществляется либо непосредственно в цилиндрах, либо в специальном устройстве, называемом карбюратором, откуда в цилиндр поступает готовая смесь. В зависимости от способа смесеобразования поршневые авиационные двигатели подразделяются на карбюраторные и двигатели с непосредственным впрыском.

Сгорание топлива в поршневом двигателе осуществляется в цилиндрах, при этом тепловая энергия преобразуется в механическую, так как под действием давления образующихся газов происходит поступательное движение поршня. Поступательное движение поршня в свою очередь преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя через шатун, являющийся связующим звеном между цилиндром с поршнем и коленчатым валом.

1 — поршень; 2 — щатун; 3 — коленчатый вал; 4 — впускной клапан; 5 — выпускной клапан; 6 — цилиндр двигателя

МАТИ

МАТИ

Турбореактивные двигатели

Турбореактивный двигатель состоит из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины и выходного устройства.

Входное устройство предназначено для подвода воздуха к компрессору двигателя. В зависимости от расположения двигателя на самолете оно может входить в конструкцию самолета или в конструкцию двигателя. Входное устройство способствует повышению давления воздуха перед компрессором.

Дальнейшее повышение давления воздуха происходит в компрессоре. В турбореактивных двигателях применяются компрессоры центробежные и осевые.

В осевом компрессоре при вращении ротора рабочие лопатки, воздействуя на воздух, закручивают его и заставляют двигаться вдоль оси в сторону выхода из компрессора.

1 — входное устройство; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — газовая турбина; 5 — выходное устройство

Вцентробежном компрессоре при вращении рабочего колеса воздух увлекается лопатками и под действием центробежных сил движется к периферии. Наиболее широкое применение в современной авиации нашли двигатели с осевым компрессором.

Осевой компрессор включает в себя ротор (вращающаяся часть) и статор (неподвижная часть), к которому крепится входное устройство. Иногда во входных устройствах устанавливаются защитные сетки, предотвращающие попадание в компрессор посторонних предметов, которые могут привести к повреждению лопаток.

Ротор компрессора состоит из нескольких рядов профилированных рабочих лопаток, расположенных по окружности и последовательно чередующихся вдоль оси вращения. Роторы подразделяют на барабанные, дисковые и барабаннодисковые.

Статор компрессора состоит из кольцевого набора профилированных лопаток, закрепленных в корпусе. Ряд неподвижных лопаток, называемых спрямляющим аппаратом, в совокупности с рядом рабочих лопаток называется ступенью компрессора.

Всовременных авиационных турбореактивных двигателях применяются многоступенчатые компрессоры, увеличивающие эффективность процесса сжатия воздуха. Ступени компрессора согласуются между собой таким образом, чтобы воздух на выходе из одной ступени плавно обтекал лопатки следующей ступени. Нужное направление воздуха в следующую ступень обеспечивает спрямляющий аппарат. Для этой же цели служит и направляющий аппарат устанавливаемый перед компрессором. В некоторых конструкциях двигателей направляющий аппарат может отсутствовать.

Одним из основных элементов турбореактивного двигателя является камера сгорания, расположенная за компрессором. В конструктивном отношении камеры сгорания выполняются трубчатыми, кольцевыми и трубчато-кольцевыми.

Трубчатая (индивидуальная) камера сгорания состоит из жаровой трубы и наружного кожуха, соединенных между собой стаканами подвески. В передней части камеры сгорания устанавливаются топливные форсунки и завихритель, служащий для стабилизации пламени. На жаровой трубе имеются отверстия для подвода воздуха, предотвращающего перегрев жаровой трубы. Поджигание топливо-воздушной смеси в жаровых трубах осуществляется специальными запальными устройствами, устанавливаемыми на отдельных камерах. Между собой жаровые трубы соединяются патрубками, которые обеспечивают поджигание смеси во всех камерах.

Стремление повысить тяговый коэффициент полезного действия ТРД на больших дозвуковых скоростях полета привело к созданию турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД).

В отличие от ТРД обычной схемы в ТРДД газовая турбина приводит во вращение низконапорный компрессор(вентилятор второго контура). Привод вентилятора второго контура ТРДД может осуществляться и от отдельной турбины, располагаемой за турбиной компрессора. Внутренний контур ТРДД представляет собой схему обычного ТРД. Внешним контуром является кольцевой канал с расположенным в нем вентилятором. Благодаря наличию второго контура в ТРДД масса воздуха, вытекающая из него с малой скоростью, смешивается с газовым потоком, выходящего из первого контура, и тем самым общая скорость газовоздушного потока снижается, приближаясь к скорости полета самолета. Таким образом, чем больше степень двухконтурности ТРДД, тем меньше скорость истечения газа из выходного устройства и тем выше тяговый коэффициент полезного действия. Для быстрого увеличения (форсирования) тяги ТРДД иногда осуществляется сжигание дополнительного топлива либо в воздушном потоке второго контура, либо за турбиной первого контура.

1 — входное устройство; 2 — компрессор низкого давления; 3 — компрессор высокого давления; 4 — камера сгорания; 5 — турбина; 6 — выходное устройство внешнего контура; 7 — выходное устройство внутреннего конура

МАТИ

МАТИ

ТВД и ТРД

Для современных самолетов, обладающих большой грузоподъемностью и дальностью полета, нужны двигатели, которые могли бы развить необходимые тяги при минимальном удельном весе. Этим требованиям удовлетворяют турбореактивные двигатели. Однако они неэкономичны по сравнению с винтомоторными установками на небольших скоростях полета.

В связи с этим некоторые типы самолетов, предназначенные для полетов с относительно невысокими скоростями и с большой дальностью, требуют постановки двигателей, которые сочетали бы в себе преимущества ТРД с преимуществами винтомоторной установки на малых скоростях полета. К таким двигателям относятся турбовинтовые двигатели (ТВД).

Выбросы самолетов с поршневыми двигателями, использующих в качестве топлива авиационный бензин (avgas) и автомобильный бензин (mogas) – обзор

NASA/ADS

Выбросы самолетов с поршневыми двигателями, использующих в качестве топлива авиационный бензин (avgas) и автомобильный бензин (mogas) — обзор

• Таникасалам, К.

;

• Рахмат, М.

;

• Фахми, А. Г. Мохаммад

;

• Зулкифли, А. М.

;

• Шаваль, Н. Нур

;

• Иланчелви, К.

;

• Анант, М.

;

• Элаярасан, р.

Аннотация

Существуют две категории авиационных двигателей, а именно поршневые и газотурбинные двигатели. Поршневой двигатель извлекает энергию из камеры сгорания через поршневой и кривошипно-шатунный аппараты, которые задействуют воздушные винты, что, в свою очередь, обеспечивает самолету необходимую инерцию. С другой стороны, газотурбинный двигатель нагревает сжатый воздух в камере сгорания, в результате чего создается двигательная установка, приводящая в движение самолет. Самолеты с поршневыми двигателями могут показаться небольшими, но вместе взятые тысячи самолетов с поршневыми двигателями, которые составляют большую часть парка авиации общего назначения, представляют серьезную угрозу для здоровья. Это связано с тем, что эти самолеты, работа которых зависит от авиационного газа и мога, являются основными оставшимися источниками выбросов свинца. Люди, подвергшиеся воздействию даже небольшого количества свинца, особенно дети, склонны страдать от когнитивных и неврологических нарушений. В отличие от коммерческих авиалайнеров, которые не используют этилированное топливо, на самолеты с поршневыми двигателями приходится почти половина выбросов свинца в небе. Но какова степень воздействия этих выбросов в атмосферу на экономику и здоровье населения страны? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо провести тщательный обзор литературы по выбросам самолетов с поршневыми двигателями. В этой статье проводится обзор литературы по выбросам самолетов с поршневыми двигателями, использующих авиационный газ в качестве топлива и могаз в качестве топлива.

Публикация:

Серия конференций по материаловедению и инженерии

Дата публикации:

май 2018 г.

DOI:

10.1088/1757-899С/370/1/012012

Биб-код:

2018MS&E..370a2012T

Авиационные поршневые двигатели в рабочем состоянии

Чтобы прочитать полную версию этого контента, выберите один из следующих вариантов:

Павел Ян Гловацкий
(Институт авиации, Варшава, Польша)

Авиастроение и аэрокосмическая техника

«> ISSN :
0002-2667

Дата публикации статьи: 13 июня 2018 г.

Дата публикации номера: 13 ноября 2018 г.

Загрузок

Аннотация

Назначение

В настоящее время во многих странах правила авиационной безопасности позволяют эксплуатировать поршневые двигатели со сроком службы выше рекомендованного производителями. При выполнении определенных требований, уже включенных в документацию производителя, предоставляется продление межсервисного интервала. Национальное авиационное управление одобрило эксплуатацию поршневых двигателей как нечто вроде технического обслуживания по состоянию, за которым нет технических доказательств. Это приводит к выводу, что нынешний простой способ продления срока службы двигателя не является лучшим решением для обеспечения безопасности полетов. Продление межсервисного интервала авиационных поршневых двигателей требует внесения изменений в существующую систему эксплуатации.

Проект/методология/подход

В статье представлена ​​методология эксплуатации авиационных поршневых двигателей в рабочем состоянии, основанная на параметрах полета двигателя (на крейсерском и взлетном режимах) и анализе частиц моторного масла. В статье описан метод диагностических пределов для некоторых параметров двигателя и элементов в составе масла, предполагая, что они подчиняются правилам нормального распределения.

Результаты

Было установлено, что поршневые двигатели, установленные на самолетах класса максимальной взлетной массы <5700 кг, являются вторым по величине источником авиационных происшествий, тем самым оказывая значительное влияние на безопасность полетов. Параметры полета двигателя и содержание элементов в масле соответствуют правилам Гаусса.

Практические выводы

Внедрение эксплуатации двигателя по состоянию в практику эксплуатации снижает прямые затраты эксплуатанта на техническое обслуживание двигателя, повышает технические знания сотрудников и положительно влияет на безопасность полетов.

Оригинальность/ценность

Это первое научное описание в Польше, которое предлагает эмпирически проверенную методологию эксплуатации авиационных поршневых двигателей в рабочем состоянии.

Ключевые слова

• Безопасность полетов
• Категории авиационных происшествий
• Авиационный поршневой двигатель
• Эксплуатация по состоянию

Цитата

Гловацки, П.