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

История создания и принцип работы турбореактивного двигателя

Реактивные авиадвигатели во второй половине XX века открыли новые возможности в авиации: полеты на скоростях, превышающих скорость звука, создание самолетов с высокой грузоподъемностью, сделали возможным массовые путешествия на большие расстояния. Турбореактивный двигатель по праву считается одним из самых важных механизмов ушедшего века, несмотря на простой принцип работы.

История

Первый самолет братьев Райт, самостоятельно оторвавшийся от Земли в 1903 году, был оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания. И на протяжении сорока лет этот тип двигателя оставался основным в самолетостроении. Но во время Второй мировой войны стало ясно, что традиционная поршнево-винтовая авиация подошла к своему технологическому пределу – как по мощности, так и по скорости. Одной из альтернатив был воздушно-реактивный двигатель.

Идею применения реактивной тяги для преодоления земного притяжения впервые довел до практической осуществимости Константин Циолковский. Еще в 1903 году, когда братья Райт запускали свой первый самолет «Флайер-1», российский ученый опубликовал свой труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в котором он разработал основы теории реактивного движения. Опубликованная в «Научном обозрении» статья утвердила за ним репутацию мечтателя и не была воспринята всерьез. Циолковскому потребовались годы трудов и смена политического строя, чтоб доказать свою правоту.

Реактивный самолет Су-11 с двигателями ТР-1, разработки КБ Люльки

Тем не менее, родиной серийного турбореактивного двигателя суждено было стать совсем другой стране – Германии. Создание турбореактивного двигателя в конце 1930-х было своеобразным хобби немецких компаний. В этой области отметились практически все известные ныне бренды: Heinkel, BMW, Daimler-Benz и даже Porsche. Основные лавры достались компании Junkers и ее первому в мире серийному турбореактивному двигателю 109-004, устанавливаемому на первый же в мире турбореактивный самолет Me 262.

Несмотря на невероятно удачный старт в реактивной авиации первого поколения, немецкие решения дальнейшего развития нигде в мире не получили, в том числе и в Советском Союзе.

В СССР разработкой турбореактивных двигателей наиболее удачно занимался легендарный авиаконструктор Архип Люлька. Еще в апреле 1940 года он запатентовал собственную схему двухконтурного турбореактивного двигателя, позже получившую мировое признание. Архип Люлька не нашел поддержки у руководства страны. С началом войны ему вообще предложили переключиться на танковые двигатели. И только когда у немцев появились самолеты с турбореактивными двигателями, Люльке было приказано в срочном порядке возобновить работы по отечественному турбореактивному двигателю ТР-1.

Уже в феврале 1947 года двигатель прошел первые испытания, а 28 мая свой первый полет совершил реактивный самолет Су-11 с первыми отечественными двигателями ТР-1, разработки КБ А.М. Люльки, ныне филиала Уфимского моторостроительного ПО, входящего в Объединенную двигателестроительную корпорацию (ОДК).

Принцип работы

Турбореактивный двигатель (ТРД) работает на принципе обычной тепловой машины. Не углубляясь в законы термодинамики, тепловой двигатель можно определить как машину для преобразования энергии в механическую работу. Этой энергией обладает так называемое рабочее тело – используемый внутри машины газ или пар. При сжатии в машине рабочее тело получает энергию, а при последующем его расширении мы имеем полезную механическую работу.

При этом понятно, что работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. Поэтому газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием – охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип работы турбореактивного двигателя.

Таким образом, любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и охлаждения. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера.

Рабочее тело – воздух, попадает в компрессор и сжимается там. В компрессоре на одной вращающейся оси укреплены металлические диски, по венцам которых размещены так называемые «рабочие лопатки». Они «захватывают» наружный воздух, отбрасывая его внутрь двигателя.

Далее воздух поступает в камеру сгорания, где нагревается и смешивается с продуктами сгорания (керосина). Камера сгорания опоясывает ротор двигателя после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб, которые называются жаровыми трубами. В жаровые трубы через специальные форсунки и подается авиационный керосин.

Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину. Она похожа на компрессор, но работает, так сказать, в противоположном направлении. Ее раскручивает горячий газ по тому же принципу, как воздух детскую игрушку-пропеллер. Ступеней у турбины немного, обычно от одной до трех-четырех. Это самый нагруженный узел в двигателе. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту вращения – до 30 тысяч оборотов в минуту. Факел из камеры сгорания достигает температуры от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Воздух здесь расширяется, приводя турбину в движение и отдавая ей часть своей энергии.

После турбины – реактивное сопло, где рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью большей, чем скорость встречного потока, что и создает реактивную тягу.

Поколения турбореактивных двигателей

Несмотря на то, что точной классификации поколений турбореактивных двигателей в принципе не существует, можно в общих чертах описать основные типы на различных этапах развития двигателестроения.

К двигателям первого поколения относят немецкие и английские двигатели времен Второй мировой войны, а также советский ВК-1, который устанавливался на знаменитый истребитель МИГ-15, а также на самолеты ИЛ-28 и ТУ-14.

Истребитель МИГ-15

ТРД второго поколения отличаются уже возможным наличием осевого компрессора, форсажной камеры и регулируемого воздухозаборника. Среди советских примеров двигатель Р-11Ф2С-300 для самолета МиГ-21.

Двигатели третьего поколения характеризуются увеличенной степенью сжатия, что достигалось увеличением ступеней компрессора и турбин, и появлением двухконтурности. Технически это самые сложные двигатели.

Появление новых материалов, которые позволяют значимо поднять рабочие температуры, привело к созданию двигателей четвертого поколения. Среди таких двигателей – отечественный АЛ-31 разработки ОДК для истребителя Су-27.

Сегодня на уфимском предприятии ОДК начинается выпуск авиационных двигателей пятого поколения. Новые агрегаты установят на истребитель Т-50 (ПАК ФА), который приходит на смену Су-27. Новая силовая установка на Т-50 с увеличенной мощностью сделает самолет еще более маневренным, а главное – откроет новую эпоху в отечественном авиастроении.

Читайте также:

В украинских степях решается вопрос о гегемонии США

Политика

09.03.2023 02:11

x-true.info

Гарвардскому профессору США Уолту Смиту скоро приклеят ярлык российского пропагандиста. С образом солидного учёного из престижного университета это не вяжется никак. Но дело может пойти к этому. Всё чаще его комментарии в солидном американском издании бьют не в бровь, а в глаз жильцу Белого дома и проводимой им политике.

«Конфликт на Украине вошёл в финальную стадию»: Скотт Риттер предсказал следующий шаг России

Американский разведчик Риттер сообщил о вхождении конфликта на Украине в финальную стадию. Армия России начнёт «разбирать на части» логистические цепочки ВСУ, считает он.

Командир спецназа Украины перешёл на сторону России. СБУ выдала зраду

Политика

08.03.2023 18:47

www.politnavigator.net

У СБУ очередная громогласная «пэрэмога» — «контрразведка сорвала планы России по созданию условий для оккупации территории прибрежных районов Николаевской области»! И далее как положено: отчет советника гестапо, фотографии с места обыска квартиры русского шпиона, изъятое оружие, выкладывание в Сеть «телефонных разговоров засланного диверсанта с кураторами из России»…

Это конец: NYT заявила, что «Северные потоки» подорвала «проукраинская группировка»

Политика

08.03.2023 08:32

x-true.info

Новые разведданные свидетельствуют, что диверсии на трубопроводах «Северный поток» и «Северный поток — 2» могла осуществить проукраинская группировка. Об этом сегодня, 7 марта, пишет газета The New York Times со ссылкой на источники в администрации США.

Для чего американской «козе» украинский «баян»?

Политика

09. 03.2023 02:13

x-true.info

В американских СМИ опять паника — они всё никак не могут добиться от Белого дома ясного понимания перспектив украинского конфликта и с ужасом предчувствуют какой-то новый провал вроде афганского или, не дай Бог, вьетнамского.

Принцип работы реактивного двигателя

Все реактивные двигатели, также называемые газовыми турбинами, работают по одному и тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор состоит из множества лопастей, прикрепленных к валу. Лопасти вращаются с большой скоростью и сжимают или сжимают воздух. Затем сжатый воздух распыляется на топливо, и электрическая искра поджигает смесь. Горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя. Когда струи газа выбрасываются назад, двигатель и самолет устремляются вперед. Когда горячий воздух направляется к соплу, он проходит через другую группу лопастей, называемую турбиной. Турбина крепится к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины приводит к вращению компрессора.

На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит через ядро ​​​​двигателя, а также вокруг ядра. Это приводит к тому, что часть воздуха становится очень горячей, а часть — более прохладной. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздухом на выходе из двигателя.

Это изображение того, как воздух проходит через двигатель

Что такое Тяга?

Тяга  – это поступательная сила, толкающая двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие». Двигатель использует этот принцип. Двигатель всасывает большой объем воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух прогоняется через множество вращающихся лопастей. При смешивании этого воздуха с реактивным топливом температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. Энергия воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух выходит, он выталкивается из двигателя назад. Это заставляет самолет двигаться вперед.

Детали реактивного двигателя

Вентилятор. Вентилятор является первым компонентом турбовентиляторного двигателя. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лопастей вентилятора изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разделяет его на две части. Одна часть проходит через «сердцевину» или центр двигателя, где на нее воздействуют другие компоненты двигателя.

Вторая часть «обходит» ядро ​​двигателя. Он проходит через канал, окружающий сердечник, к задней части двигателя, где создает большую часть силы, толкающей самолет вперед. Этот более холодный воздух помогает глушить двигатель, а также увеличивает тягу двигателя.

Компрессор. Компрессор является первым компонентом ядра двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей, прикрепленных к валу. Компрессор сжимает поступающий в него воздух во все меньшие области, что приводит к увеличению давления воздуха. Это приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сжатый воздух нагнетается в камеру сгорания.

Камера сгорания — В камере сгорания воздух смешивается с топливом и затем воспламеняется. Есть целых 20 форсунок для распыления топлива в воздушный поток. Смесь воздуха и топлива воспламеняется. Это обеспечивает высокотемпературный и высокоэнергетический воздушный поток. Топливо сгорает с кислородом в сжатом воздухе, образуя горячие расширяющиеся газы. Внутренняя часть камеры сгорания часто изготавливается из керамических материалов, чтобы обеспечить термостойкую камеру. Температура может достигать 2700°.

Турбина. Высокоэнергетический поток воздуха, выходящий из камеры сгорания, направляется в турбину, заставляя лопасти турбины вращаться. Турбины соединены валом, чтобы вращать лопасти компрессора и вращать всасывающий вентилятор спереди. Это вращение требует некоторой энергии от высокоэнергетического потока, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы, образующиеся в камере сгорания, проходят через турбину и раскручивают ее лопасти. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах, между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.

Сопло. Сопло представляет собой выхлопной канал двигателя. Это часть двигателя, которая фактически создает тягу для самолета. Обедненный энергией воздушный поток, проходящий через турбину, в дополнение к более холодному воздуху, который обходит сердцевину двигателя, создает силу при выходе из сопла, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха выбрасывается и производит выхлоп, который вызывает тягу вперед. Перед соплом может стоять  смеситель , который объединяет высокотемпературный воздух, поступающий из сердцевины двигателя, с более низкотемпературным воздухом, пропущенным через вентилятор. Миксер помогает сделать двигатель тише.

Первый реактивный двигатель. Краткая история ранних двигателей

Сэр Исаак Ньютон  в 18 веке первым предположил, что направленный назад взрыв может двигать машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движения. Когда горячий воздух устремляется назад через сопло, самолет движется вперед.

Анри Жиффар построил дирижабль, который был оснащен первым авиационным двигателем, паровым двигателем мощностью в три лошадиные силы. Он был очень тяжелым, слишком тяжелым, чтобы летать.

В 1874 году Феликс де Темпл построил моноплан, который с помощью паровой машины, работающей на угле, совершал короткие прыжки вниз с холма.

Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

В 1894 году американец Хайрам Максим попытался привести в движение свой трехместный биплан двумя паровыми двигателями, работающими на угле. Он пролетел всего несколько секунд.

Ранние паровые двигатели приводились в действие нагретым углем и, как правило, были слишком тяжелыми для полета.

Американец  Сэмюэл Лэнгли  изготовил модели самолетов с паровыми двигателями. В 1896 году ему удалось управлять беспилотным самолетом с паровым двигателем, получившим название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полноразмерный самолет Aerodrome A,  с газовым двигателем. В 1903 году он разбился сразу после спуска с плавучего дома.

В 1903 году летал самолет   братьев Райт, The Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил.

С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х годов газопоршневой двигатель внутреннего сгорания с пропеллером был единственным средством, используемым для приведения в движение самолетов.

Это был  Фрэнк Уиттл ,  британский летчик, сконструировавший и запатентовавший первый турбореактивный двигатель в 1930 году. Первый успешный полет двигателя Уиттла состоялся 19 мая.41. Этот двигатель отличался многоступенчатым компрессором, камерой сгорания, одноступенчатой ​​турбиной и соплом.

В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над аналогичным проектом в Германии. Первым самолетом, успешно использовавшим газотурбинный двигатель, стал немецкий Heinkel He 178 в августе 1939 года. Это был первый в мире полет с турбореактивным двигателем.

General Electric построила первый американский реактивный двигатель для реактивного самолета ВВС США. Это был ХР-59.Экспериментальный самолет, первый полет которого состоялся в октябре 1942 года.

Типы реактивных двигателей

Турбореактивные двигатели

Основная идея турбореактивного двигателя проста. Воздух, поступающий через отверстие в передней части двигателя, сжимается в 3–12 раз по сравнению с первоначальным давлением в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания для повышения температуры жидкой смеси примерно до 1100-1300°F. Полученный горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор работают эффективно, давление на выходе из турбины будет почти в два раза выше атмосферного давления, и это избыточное давление направляется в сопло для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу. Существенное увеличение тяги может быть получено за счет использования форсажной камеры. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед соплом. Форсажная камера повышает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является увеличение тяги примерно на 40 процентов при взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет находится в воздухе.

Турбореактивный двигатель — реактивный двигатель. В реактивном двигателе расширяющиеся газы сильно давят на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскакивают и выбрасываются из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.

Изображение турбореактивного двигателя

Турбовинтовой двигатель

 Турбовинтовой двигатель – это реактивный двигатель, прикрепленный к воздушному винту. Турбина сзади вращается горячими газами, и это вращает вал, приводящий в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.

Как и турбореактивный двигатель, турбовинтовой двигатель состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины. Давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает энергию для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность при скорости полета ниже примерно 500 миль в час. Современные турбовинтовые двигатели оснащены воздушными винтами меньшего диаметра, но с большим количеством лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Для обеспечения более высоких скоростей полета лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лопастей. Двигатели с такими винтами называются  винтовентиляторы .

Изображение турбовинтового двигателя

Турбовентиляторы

Турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух. Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, делая его тише и увеличивая тягу на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены турбовентиляторными двигателями. В ТРД весь воздух, поступающий на впуск, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камеру сгорания. Остаток проходит через вентилятор или компрессор низкого давления и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора для получения «горячей» струи. Целью такой системы байпаса является увеличение тяги без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общего расхода воздушной массы и уменьшения скорости при том же общем запасе энергии.

Изображение турбовентиляторного двигателя

Турбовальные валы

Это еще один вид газотурбинного двигателя, работа которого очень похожа на турбовинтовую систему. Он не приводит в движение пропеллер. Вместо этого он обеспечивает питание винта вертолета. Турбовальный двигатель устроен так, что скорость вращения несущего винта вертолета не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет поддерживать постоянную скорость вращения ротора даже при изменении скорости генератора для регулирования количества производимой мощности.

Изображение турбовального двигателя

ПВРД

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель — самый простой реактивный двигатель, не имеющий движущихся частей. Скорость струи «таранит» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором отсутствуют вращающиеся механизмы. Его применение ограничено тем фактом, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения вперед. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель не развивает статической тяги и вообще очень маленькую тягу ниже скорости звука. Как следствие, прямоточный воздушно-реактивный двигатель требует некоторой формы вспомогательного взлета, например, другого самолета. Он использовался в основном в системах управляемых ракет. Космические аппараты используют этот тип струи.

Изображение прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Турбореактивный двигатель: конструкция, работа, преимущества и недостатки

Содержание

Могут ли дизельные двигатели работать на природном… работать на природном газе?

Делиться — значит заботиться :)-

Сегодня мы познакомимся с турбореактивным двигателем. 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 воздушный винт и компрессор приводятся 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 разгоняется 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 компрессоров. 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. Сжигание топлива: Топливо впрыскивается в смесь с всасываемым воздухом и сжигается для получения энергии.
4. Секции расширения и выхлопа или турбины: где преобразованная накопленная энергия используется для приведения в движение.

Секция турбины.

Секция турбины является самой 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.