Турбореактивный двигатель с осевым компрессором

Турбореактивный двигатель (ТРД) – это наиболее известный и востребованный тип газотурбинных двигателей (ГТД), который широко используется в гражданской и военной авиации. ТРД, как и все остальные виды ГТД, относятся к тепловым машинам, а это значит, что выработанная ими энергия получена в результате сжигания топлива. Именно эти двигатели стали первыми газотурбинными двигателями, которые заменили собой поршневые в авиастроении.

История ТРД берет начало в 30-х годах, когда в СССР и Европе были проведены исследования и созданы первые опытные образцы турбореактивных двигателей для самолетов: отечественные АЛ, немецкий HeS3B, английский W. Вскоре интерес к ним проявили и авиаконструкторы из США и Японии. Первый советский турбореактивный истребитель ЯК-15, оснащенный двигателем РД-10 появился сразу после Второй Мировой Войны – в 1946 году. С тех пор практически все военные самолеты летали именно на реактивных двигателях.

Устройство и принцип работы реактивного двигателя

Все модели двигателей семейства ГТД имеют схожее строение, а их работа основывается на вращении турбины, что и дало название всему семейству. Строение турбореактивного двигателя с одной стороны проще, чем у других видов, но с другой имеет ряд особенностей. Итак, ТРД состоит из компрессора, камеры (или нескольких камер) сгорания, турбины и сопла. Другие виды ГТД имеют еще и дополнительные валы, выполняющие определенную полезную работу, но в данном случае их нет, что и упрощает конструкцию, а также снижает вес.

Принцип работы ТРД соответствует принципу работы всех ГТД. Компрессор втягивает воздух, сжимает его и направляет в камеру сгорания. В ней воздух перемешивается с впрыснутым форсунками топливом, образуя топливный заряд, который при сгорании расширяется. Расширенные газы направляются в сторону турбины, вращая ее, а остатки неиспользованной энергии выходят через сужающееся сопло, образуя реактивную тягу, которая и является движущей силой. Турбина, вращаясь, приводит в движение компрессор, связанный с ней механически.

Теперь более подробно о каждой составляющей ТРД. Турбореактивные двигатели отличаются между собой по типу компрессоров, которые в них устанавливаются. Они могут быть осевыми, центробежными или комбинированными. В данной статье будут рассматриваться ТРД с осевым компрессором.

Элементы двигателя

Осевой компрессор

Осевой компрессор представляет собой вал с подвижными дисками, на концах которых закреплены рабочие лопатки, называемый ротором, а между этими дисками находятся неподвижные направляющие лопатки, закрепленные на внутренней стороне корпуса, — статор. Ротор работает, как обычный вентилятор, только лопастей у него больше и скорость вращения выше. Поток воздуха, пройдя через подвижные лопатки, закручивается, и чтобы его выровнять, используется статор. Неподвижные лопатки статора тормозят воздух и придают ему нужный вектор движения, направленный вдоль оси вала. Именно поэтому компрессор и называется осевым.

Каждая пара рабочих и направляющих лопаток формирует одну ступень компрессора. Таких ступеней обычно несколько (их число может достигать 15) и расположены они одна за другой. В результате получается чередование подвижных и неподвижных лопаток, расположенных вдоль вала. Одна ступень увеличивает давление воздуха в незначительной степени, но при прохождении всех их оно достигает нужного значения. Уменьшение скорости на статоре увеличивает давление и температуру, так что на следующую ступень воздух поступает уже сжатым и нагретым. С каждой последующей ступенью давление и температура в компрессоре повышаются. Количество ступеней определяется при проектировании двигателя и зависит от требуемого значения степени сжатия в камере сгорания.

Для получения большего значения величины давления корпус компрессора может постепенно сужаться, что дополнительно увеличивает напор внутри и контролирует осевое направление движения потока. С этой же целью ротор может иметь конусную форму, а в некоторых случаях сечение канала сужается путем комбинирования конусной формы и корпуса, и ротора.

Компрессор может быть одно- или многокаскадным. Первый тип представляет собой ротор и статор с необходимым числом ступеней. Он используется в обычных турбореактивных двигателях. Многокаскадный компрессор – это два и более узла, каждый из которых оснащен своей приводной турбиной. Его использование позволяет более точно и эффективно управлять режимами работы двигателя и настраивать их под определенную нагрузку. Такие компрессоры нашли применение как на обычных, так и на двухконтурных ТРД.

Если сравнивать осевой и цетробежный компрессоры, более эффективным считается первый. КПД осевого компрессора может достигать 90%, к тому же он более легкий и компактный и имеет большую производительность. Именно поэтому авиаконструкторы чаще отдают предпочтение именно ему.

Камера сгорания

Камера сгорания газотурбинных двигателей в основном представлена 3 типами. Камера сгорания представляющая собой «кольцо», которое охватывает корпус мотора, или же отдельные трубы, называемые жаровыми, а вот гибрид этих двух КС, так называемый трубчато-кольцевая камера сгорания использовалась в переходный момент от трубчатой КС к кольцевой КС и редко где встречается. Поверхность камеры сгорания имеет своеобразную перфорацию для эффективного сжигания топлива и воздушного охлаждения. В ней расположены форсунки, подающие топливо (в самолетах это авиационный керосин). При контакте с сжатым горячим воздухом оно воспламеняется, в результате чего образуются расширенные газы с высоким зарядом энергии.

Трубчатая КС

Кольцевая КС

Основная функция камеры сгорания, это подвод тепловой энергии к воздушному потоку, получаемой в результате химической реакции окисления топлива кислородом воздуха, то есть попросту его сгорания. Дополнительная энергия подводимая к потоку, проходящему через камеру сгорания в частности и всецело через двигатель, позволяет уравновесить потери, и разогнать этот поток в сопле с целью получения достаточной тяги для придания движения двигателю и как следствие, летательному аппарату.

Турбина

Турбина – это «компрессор наоборот»: если лопасти компрессора вращаются, чтобы затягивать воздух в корпус, то лопасти турбины вращаются, потому что на них воздействуют расширенные газы. По своей структуре турбина практически не отличается от компрессора, имея неподвижные лопатки статора и подвижные ротора. Но в ее случае статор находится впереди, а ротор – за ним (сначала поток газов выпрямляется, а затем попадает на рабочие лопатки). Ступеней у турбины меньше, обычно их количество не более 4-х, а то и меньше; есть даже одноступенчатые модели. Работает турбина следующим образом: из камеры сгорания расширенные газы попадают на рабочие лопатки и вращают их. Поскольку основная и единственная задача турбины ТРД – вращение компрессора, ей достаточно небольшого количества ступеней. Излишек энергии, не потраченный на вращение турбинного ротора, в прямом смысле слова «вылетает в трубу», то есть в сопло, обеспечивая реактивную тягу.

Сопловой аппарат

Сопла ТРД тоже бывают разными. Они могут иметь переменное сечение, сужаясь к выходу, а могут сначала сужаться, а затем расширяться. В некоторых моделях самолетов можно регулировать сечение сопла и направление тяги, могут быть устройство реверса или отклонения вектора тяги, различные шумопоглощающие устройства или  приспособления для снижения инфракрасной заметности. Сопловой аппарат это так же и форсажная камера.

Основная задача сопла — это формирования необходимых параметров потока газа, выходящего из двигателя. Срабатывание энергии газа в поступательную энергию двигателя и движение самолета. Сопла для реактивных двигателей бывают 2 видов, в зависимости от расчетной скорости полета самолета. Для двигателей самолетов, летающих с дозвуковой скоростью применяют сопло со сужающимся сечением к срезу сопла. Сопло для двигателей сверхзвуковых самолетов применяют уже с расширяющимся сечением к срезу сопла, так называемое сопло Лаваля.

1 — обычное жесткое сужающееся сопло, 2 — сопло Витошинского, 3 — сопло Лаваля

В современной авиации из соображений наибольшей оптимальности работы двигателей на всех режимах полета самолета (максимального приближения к расчетному режиму), то есть обеспечения большой тяги с минимальными потерями, сверхзвуковые сопла делаются регулируемыми.

Система управления двигателем

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, турбореактивный двигатель – это сложная система, которой практически полностью управляет «умная» автоматика. Пилот определяет нагрузку с помощью одного только рычага, тогда как многочисленные датчики и регуляторы выполняют остальную работу, настраивая двигатель на нужный режим работы.

Преимущества и недостатки

Турбореактивными двигателями с осевым компрессором оснащаются большинство самолетов с ТРД. К ним относятся большинство современных гражданских самолетов, а также военные истребители и бомбардировщики. Такое широкое применение объясняется наличием у турбореактивного двигателя ряда преимуществ, выгодно выделяющих их среди других видов моторов. Во-первых, их конструкция наиболее простая среди ГТД, во-вторых, они имеют компактные габариты и малый вес, в-третьих, они менее шумные, чем турбовинтовые (ТВД) или турбовальные (ТВаД) двигатели. Но главным их преимуществом является возможность преодолевать звуковой барьер, что особенно важно в военной авиации.

К недостаткам ТРД можно отнести их «прожорливость». Среди моторов семейства ГТД они занимают первое место по расходу топлива, так что порой намного выгоднее заменить их теми же ТВД. Это объясняет то, что они редко используются на самолетах с низкими скоростями, летающими на дальние расстояния. Еще один недостаток – их дороговизна. Достаточно представить, в каких условиях работает турбина, чтобы понять: обыкновенные материалы не смогут выдержать таких нагрузок. Для изготовления лопастей турбин используются сверхпрочные жаростойкие материалы, способные выдержать «адские» условия работы, а стоят они, соответственно, немало.

В последнее время традиционные турбореактивные двигатели начали вытесняться другими своими подвидами, например, двухконтурными ТРД. Прогресс не стоит на месте, а авиаконструкторы постоянно борются за повышение мощности и эффективности моторов в комплексе с уменьшением их веса, что так важно для авиации. И все же ТРД рано списывать со счетов – они по-прежнему востребованы, о чем свидетельствует их широкое применение.

Небольшое видео, представленное ниже про работу турбовентиляторного двигателя, продемонстрирует работу турбореактивного двигателя с осевым компрессором, т. к. принцип у них одинаков.

Конструкция, принцип работы и особенности производства СПВРД и ТРД. Изучение принципа работы турбореактивного двигателя (ТРД)

Другие предметы \
Оборудование с ЧПУ и гибкие производственные системы

Страницы работы

39
страниц
(Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МАТИ»
— РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО

ЛАБОРАТОРНЫЙ
ПРАКТИКУМ

Принцип работы, конструкция и
особенности

производства СПВРД, ТРД, ТВД,
ТРДД

Москва
2005

УДК 669.18

ББК 34.3

В 43

Авторы:
, ,

В 43

Принцип работы, конструкция и особенности производства
СПВРД, ТРД, ТВД, ТРДД/  
, , . –  М.: Издательство  «МАТИ», 2005,
38 с., ил. 12., табл. 2.

ISBN
5-93271-101-9

Рассмотрены
принципы работы, конструкция и особенности производства СПВРД, ТРД, ТВД, ТРДД.
Представлены типовые схемы данных авиационных двигателей. Для учащихся высших
учебных заведений, обучающихся по направлению «Авиа- и ракетостроение».

УДК
669. 18

ББК
34.3

ISBN  5 –
93271 – 101 — 9                          ©  «МАТИ» — Российский Государственный

                                                                                   
технологический университет

             
                                                                            им.
К. Э. Циолковского

КОНСТРУКЦИЯ,
ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СПВРД И ТРД

1.
Цель работы

1. 
Изучение принципа работы и конструктивной схемы
прямоточного воздушного-реактивного двигателя (ПВРД).

2. 
Изучение принципа работы турбореактивного двигателя
(ТРД).

3. 
Изучение конструктивной схемы образца
турбореактивного двигателя.

4. 
Ознакомление с особенностями производства основных
деталей турбореактивного двигателя.

2. Общие сведения из теории

Из второго закона Ньютона известно, что сила тягового импульса зависит
от количества и скорости отбрасывания массы. На основании этого закона сила
тяги любого воздушно-реактивного двигателя может быть определена по формуле:

, где  — импульс силы, а  — приращение количества
движения массы воздуха, полученное во внутреннем тракте двигателя.

Или

, где  — сила тяги двигателя;  — массовый расход воздуха через
двигатель;  — приращение скорости,
сообщенное воздуху внутри двигателя.

Итак, из двигателя через выходное  устройство должен вытекать воздух с
большей скоростью. Очевидно, что для этого давление воздуха внутри двигателя
должно быть больше чем, в окружающей атмосфере. Для повышения давлении воздуха
его необходимо сжать. В ВРД это можно осуществить двояко: как за счет
торможения входящего в двигатель потока в специальных каналах – диффузорах (и
тогда кинетическая энергия скорости воздуха переходит в потенциальную энергию
его давления), так и в специальных машинах, называемых компрессорами. В
зависимости от этого различают безкомпрессорные и компрессорные ВРД. Наиболее
характерными представителями первых являются прямоточные воздушно-реактивные
двигатели (ПВРД), вторых – турбореактивные двигатели (ТРД). Воздух является
окислителем для сжигания горючего в камере сгорания ВРД. В качестве горючего
используются специальные сорта керосина.

3.
Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

Этот
двигатель наиболее простой по схеме устройства среди других ВРД. Основными
элементами двигателя является входной диффузор, камера сгорания и выходное
сопло. Во время полета воздух поступает в двигатель через входной диффузорный
канал. В канале диффузора происходит сжатие воздуха за счет торможения
попадающего в двигатель потока с одновременным ростом давления. А торможение
потока обусловлено соответствующим изменением площади проходных сечений
диффузора. Диффузор дозвукового ПВРД представляет собой расширяющийся по
направлению движения потока канал. У сверхзвукового ПВРД (СПВРД) (рис. 1) на
входе помещается сверхзвуковой входной диффузор. Он предназначен для
преобразования сверхзвукового потока в звуковой. Для этого на входе в двигатель
помещается конусное тело со специально рассчитанным профилем. Оно образует с
внутренней поверхностью диффузора канал кольцевого сечения, который сначала
сужается, а потом расширяется. В сужающейся части канала происходит замедление
сверхзвукового потока до скорости звука при росте давления и температуры. Затем
в расширяющейся части замедление продолжается, но уже в дозвуковом потоке.

Рис. 1.
Конструктивная  схема СПВРД и изменение параметров воздуха по его тракту.

Камера сгорания
ВРД служит для сжигания горючего, то есть для преобразования его химической
энергии в тепловую энергию продуктов сгорания. Для того чтобы обеспечить
наиболее полное сгорание горючего в камере, необходимо тщательно распылить его
в потоке воздуха и создать однородную горючую смесь. В камере сгорания
происходят следующие процессы: подача горючего в камеру сгорания, дробление
струи горючего на мелкие капли, испарение капель в потоке воздуха, перемещение
паров горючего с воздухом, воспламенение топливно-воздушной смеси и ее горение
в течение всей работы двигателя. Распыление жидкого горючего происходит при
помощи специальных форсунок. После подачи горючего в камеру сгорания через
форсунки происходит распад струи и образование капель – процесс распыления.
Летящие капли образуют область распыления (факел) с некоторым углом конуса.

Похожие материалы

Информация о работе

Скачать файл

Турбореактивный двигатель

: конструкция, работа, преимущества и недостатки

29 августа 2022 г. 27 февраля 2019 г. Турбореактивный двигатель Газотурбинный двигатель , в котором рабочим телом будет газ или воздух. Газовая турбина представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует газы или воздух в качестве рабочего тела для вращения турбины. Этот двигатель берет химическое вещество из хранилища топлива и смешивает его с воздухом, образуя соответствующую горючую смесь. Эта смесь преобразует химическую энергию в механическую энергию, и эта энергия используется для движения самолета.

Классификация газотурбинного двигателя.

Делится на три типа.

1. Турбореактивный
2. Турбовинтовой.
3. Турбовал

Турбореактивный двигатель.

Турбореактивный двигатель был первым двигателем газотурбинного двигателя, разработанным в истории авиационной промышленности. Вся необходимая тяга этих двигателей выходит через турбину и сопло двигателя, которое называется сердечником двигателя. Его также называют реактивным двигателем.

Турбовентиляторный двигатель.

Турбовентиляторные двигатели имеют центральный сердечник и используют 10 % всасываемого воздуха, а 90 % всасываемого воздуха вокруг сердечника используются для создания тяги. Поскольку этот тип двигателя производит большую тягу, когда топливо сгорает в активной зоне, и он в основном используется для пассажирских самолетов.

Турбовинтовой двигатель

В этих типах двигателей гребной винт и компрессор приводится в действие за счет энергии, вырабатываемой потоком выхлопных газов. Это гибрид турбореактивного и турбовинтового двигателей. Возможно, вы видели самолет ВВС Индии с этим двигателем. Особенно эти типы самолетов используются для грузов.

Турбореактивный двигатель: конструкция, работа, преимущества и недостатки

Турбореактивный двигатель был разработан для самолетов до Второй мировой войны. Он имеет открытую трубу, которая непрерывно сжигает топливо и производит необходимую мощность. В этом двигателе вступает в действие третий закон Ньютона «каждое действие имеет равные и противоположные противодействия». Когда смесь воздуха и топлива сгорает, образуется большое количество горячих газов, которые расширяются из задней части двигателя, поскольку горячие газы расширяются, двигатель ускоряется в противоположном направлении.

Construction of

Turbojet Engine:

Main components of the turbojet engine are

1. Inlet
2. Burner
3. Compressor
4. Turbine
5. Combustion chamber
6. Nozzle

Inlet:

Design of the ТРД похож на открытую трубу. Большое количество воздуха попадает внутрь двигателя и всасывается во вращающийся компрессор. В работе двигателя используется два типа компрессора. Центробежный и осевой.

На приведенном выше рисунке используется компрессор осевого типа. Когда воздух всасывается в компрессор, давление воздуха увеличивается за счет прохождения его через серию вращающихся и неподвижных лопастей. По мере того, как газы проходят дальше в области малого объема, давление газа увеличивается, а также газ нагревается. Степень сжатия этих типов двигателей составляет 40:1, что намного выше, чем у поршневого двигателя. КПД двигателя может быть максимальным, поскольку он имеет два разных компрессора низкого и высокого давления на разных валах.

Горелка

Как вы можете видеть на рисунке выше, топливо впрыскивается в камеру сгорания горелкой, где сжатый воздух смешивается и воспламеняется вся воздушно-топливная смесь для производства большого количества тепловой энергии в камера сгорания. Энергия газа быстро увеличивается, который ускоряется по направлению к двигателю из-за высокого давления, создаваемого компрессором. Эти двигатели способны производить очень высокие температуры, которые могут расплавить материал, используемый для турбины. Экспериментальные данные говорят, что только 12-25% воздуха используется для процесса горения, а остальной воздух используется для охлаждения дымовых газов ниже температуры плавления турбины.

Турбина:

Турбина соединена с общим валом, на котором установлен компрессор. Когда нагретый газ камеры сгорания проходит через турбину, он вращает вал и потребляет очень меньше энергии. Тем не менее, в газе достаточно энергии, чтобы совершить работу, когда он выходит из сопла.

Форсунка:

Как видите площадь форсунки, диаметр на входе больше диаметра на выходе. Форсунка преобразует высокое давление и низкую скорость газов в высокую скорость и низкое давление на выходе. Сопло несколько ограничивает поток, прежде чем позволить газу расшириться, и, таким образом, создает дополнительное давление, которое приводит к дополнительной тяге.

Рабочий:

Четыре цикла газотурбинного цикла.

1. Всасывание или забор воздуха.
2. Сжатие всасываемого воздуха.
3. Сгорание топлива: Когда топливо впрыскивается, смешано с всасываемым воздухом и сжигается для производства энергии.
4. Расширительные и выхлопные или турбинные секции: где преобразованная накопленная энергия используется для приведения в движение.

Секция турбины.

Секция турбины является наиболее важной частью двигателя. Он производит полезную мощность на валу для привода гребного винта, а также обеспечивает достаточную мощность для привода вспомогательного оборудования двигателя. Это происходит в двигателе путем преобразования энергии газа в механическую энергию в виде мощности на валу.

На турбину подается большое количество воздуха для выработки необходимой мощности. Компрессор втягивает их в двигатель и сжимает его, чтобы обеспечить подачу воздуха под высоким давлением к турбине. Компрессор выполняет это путем преобразования механической энергии турбины в энергию газа и, очевидно, в форме давления и температуры.

Преимущества:

• У него гораздо более высокое отношение мощности к весу, чем у поршневого двигателя.
• Турбореактивный двигатель может работать при очень высоких температурах.
• Он может создавать большую тягу, чем пропеллерный двигатель.
• Сопрягаемые детали меньше, поэтому меньше изнашиваются.
• Можно использовать топливо низкого качества.

Недостатки: 

• ТРД менее эффективен на малой скорости и высоте.
• Шумно.
• Низкая тяга во время взлета

Совместное использование означает заботу :)-

Как работают 4 типа газотурбинных двигателей

Прямая трансляция из кабины экипажа 1903. Это был первый год, когда газовая турбина производила достаточно энергии, чтобы поддерживать свою работу. Дизайн был разработан норвежским изобретателем Эгидусом Эллингом, и он производил 11 лошадиных сил, что было огромным достижением в то время.

В наши дни газотурбинные двигатели бывают всех форм и размеров, и большинство из них производят лот более 11 лошадиных сил. Вот 4 основных типа газотурбинных двигателей, а также плюсы и минусы каждого.

1) Турбореактивный двигатель

Википедия

Heinkel He 178, первый в мире турбореактивный самолет

Турбореактивные двигатели были первым типом изобретенных газотурбинных двигателей. И хотя они выглядят совершенно иначе, чем поршневой двигатель в вашем автомобиле или самолете, они работают по той же теории: впуск, сжатие, мощность, выпуск .

Как работает турбореактивный двигатель?

Турбореактивные двигатели работают за счет пропускания воздуха через 5 основных секций двигателя:

Шаг 1: воздухозаборник

Воздухозаборник представляет собой трубу перед двигателем. Воздухозаборник может показаться простым, но он невероятно важен. Задача воздухозаборника — плавно направлять воздух на лопатки компрессора. На малых скоростях ему необходимо минимизировать потери воздушного потока в двигатель, а на сверхзвуковых скоростях необходимо замедлить воздушный поток ниже 1 Маха (воздух, поступающий в ТРД, должен быть дозвуковым, независимо от того, с какой скоростью летит самолет ).

Этап 2: Компрессор

Компрессор приводится в действие турбиной в задней части двигателя, и его работа заключается в сжатии поступающего воздуха, что значительно увеличивает давление воздуха. Компрессор представляет собой серию «вентиляторов», каждый из которых имеет лопасти все меньшего и меньшего размера. Когда воздух проходит через каждую ступень компрессора, он становится более сжатым.

Этап 3: Камера сгорания

Далее идет камера сгорания, где действительно начинается волшебство. Воздух высокого давления соединяется с топливом, и смесь воспламеняется. Когда топливовоздушная смесь сгорает, она проходит через двигатель к турбине. Турбореактивные двигатели работают на очень обедненной смеси, примерно 50 частей воздуха на 1 часть топлива (большинство поршневых двигателей работают в диапазоне от 6 к 1 до 18 к 1). Одна из основных причин, по которой турбины работают с таким обеднением, заключается в том, что для охлаждения турбореактивного двигателя необходим дополнительный поток воздуха.

Этап 4: Турбина

Турбина — это еще одна серия «вентиляторов», которые работают как ветряная мельница, поглощая энергию проходящего через нее воздуха с высокой скоростью. Лопатки турбины соединены с валом и вращают его, который также соединен с лопатками компрессора в передней части двигателя. «Круг жизни» турбореактивного двигателя почти завершен.

Этап 5: Выхлоп (также известный как «Я ухожу!»)

Топливно-воздушная смесь, сгоревшая на высокой скорости, выходит из двигателя через выхлопное сопло. Когда высокоскоростной воздух выходит из задней части двигателя, он создает тягу и толкает самолет (или то, к чему он прикреплен) вперед.

Турбореактивный двигатель на вынос:

• Плюсы:
• Относительно простая конструкция
• Возможность очень высоких скоростей
• Занимает мало места
• Минусы:
• Высокий расход топлива
• Громко
• Низкая производительность на малых скоростях

2) Турбовинтовой двигатель

Прямой эфир из кабины экипажа

King Air с турбовинтовыми двигателями

Следующие три типа газотурбинных двигателей представляют собой все виды турбореактивных двигателей, и мы начнем с турбовинтовых. Турбовинтовой двигатель представляет собой турбореактивный двигатель, соединенный с воздушным винтом через систему зубчатых передач.

Как работает турбовинтовой двигатель?

Этап 1 : Турбореактивный двигатель вращает вал, который соединен с коробкой передач.

Шаг 2 : Коробка передач замедляет вращение, и самая медленная передача соединяется с пропеллером

Шаг 3 : Пропеллер вращается в воздухе, создавая тягу точно так же, как ваша Cessna 172

Турбовинтовой вынос:

• Плюсы:
• Очень экономичный
• Наиболее эффективен на средней скорости 250-400 узлов
• Наиболее эффективен на средних высотах 18 000–30 000 футов
• Минусы:
• Ограниченная скорость полета вперед
• Системы зубчатых передач тяжелые и могут сломаться

3) Турбовентиляторный двигатель

Прямой эфир из кабины экипажа

Некоторые широкофюзеляжные турбовентиляторные двигатели могут развивать тягу более 100 000 фунтов

Турбовентиляторы сочетают в себе лучшее из обоих миров между турбореактивными и турбовинтовыми двигателями. И вы, вероятно, увидите эти двигатели, когда отправитесь в аэропорт на следующий рейс.

Как работает турбовентиляторный двигатель?

Турбовентиляторные двигатели работают путем прикрепления канального вентилятора к передней части турбореактивного двигателя. Вентилятор создает дополнительную тягу, способствует охлаждению двигателя и снижает уровень шума двигателя.

Шаг 1 : Входящий воздух разделяется на два отдельных потока. Один поток обтекает двигатель (перепускной воздух), а другой проходит через сердцевину двигателя.

Этап 2 : Перепускной воздух проходит вокруг двигателя и ускоряется канальным вентилятором, создавая дополнительную тягу.

Этап 3 : Воздух проходит через турбореактивный двигатель, продолжая создавать тягу.

Турбовентилятор на вынос:

• Плюсы:
• Экономичный
• Тише турбореактивных двигателей
• Они выглядят потрясающе
• Минусы:
• Тяжелее турбореактивных двигателей
• Большая лобовая площадь, чем у турбореактивных двигателей
• Неэффективен на очень больших высотах

USAF

ТРДД Pratt & Whitney F100 с форсажной камерой на F-16

4) Турбовальный двигатель

NASA

Вертолет Bell 206 с турбовальным двигателем

Турбовальные двигатели в основном используются на вертолетах. Самая большая разница между турбовальными и турбореактивными двигателями заключается в том, что турбовальные двигатели используют большую часть своей мощности для вращения турбины, а не для создания тяги в задней части двигателя.

Как работает турбовальный вал?

Турбовальные двигатели представляют собой турбореактивные двигатели с большим валом, соединенным с задней частью. А поскольку большинство этих двигателей используются на вертолетах, этот вал соединен с трансмиссией лопастей несущего винта.

Шаг 1 : Двигатель по большей части работает как турбореактивный.

Этап 2 : Приводной вал, прикрепленный к турбине, приводит в действие трансмиссию.

Этап 3 : Трансмиссия передает вращение от вала к лопасти ротора.

Шаг 4 : Вертолет, в основном неизвестными и магическими средствами, может летать по небу.

Вынос турбовального вала:

• Плюсы:
• Гораздо более высокое отношение мощности к весу, чем у поршневых двигателей
• Обычно меньше, чем поршневые двигатели
• Минусы:
• Громко
• Системы зубчатых передач, соединенные с валом, могут быть сложными и ломаться

4 типа двигателей, основанных на одной базовой концепции

Газотурбинные двигатели прошли долгий путь за последние 100 лет.