характеристики, сколько танков у России, какие танки Россия использует на Украине

Новости спецоперации на Украине

Минобороны России опубликовало кадры ночных занятий, на которых мобилизованные военнослужащие отрабатывают стрельбу из танков Т-80 на дальностях до двух километров. Неслучайно подготовка ведётся именно на этих машинах: сегодня Т-80 наравне с Т-72Б и Т-72Б3 остаются рабочими лошадками спецоперации, если уместно называть лошадью первый в мире серийный танк с газотурбинным двигателем.

Т-80 — один из самых массовых танков в мире. В СССР было собрано около десяти тысяч машин в различных версиях.

Благодаря газотурбинному двигателю ГТД-1250 мощностью в 1250 л. с. Т-80 развивает скорость до 70 км/ч, при этом запас хода составляет около 450 километров. Машина может трогаться с места всего через 45 секунд после пуска двигателя. На прогрев танка в зимнее время уходит всего 30–40 минут. За характерный звук, похожий на самолёт, Т-80 называют реактивным танком.

Если в 90-х эти машины стали массово отправлять на хранение, то в XXI веке «восьмидесятка», в том числе и в модернизированной версии, начала возвращаться в танковые войска.

Советский солдат сидит на танке Т-80, 28 января 1991 года. Фото © Getty Images / Sven Creutzmann / Mambo Photo

Т-80 — основной боевой танк

После распада СССР часть Т-80 была унаследована Украиной, Белоруссией и Казахстаном. К 1998 году их число в России было сокращено до пары тысяч. До начала спецоперации в России насчитывалось около полутора-двух тысяч танков Т-80. Часть советских машин прошла глубокую модернизацию, в результате которой появилась принципиально новая модель — Т-80БВМ. Эти машины наряду с Т-72 в различных модификациях, Т-90 и БМПТ-72 «Терминатор-2» играют важную роль в проведении СВО на Украине. Действуя совместно с Т-72Б3, они штурмуют города и уничтожают укреплённые позиции противника, используя танковую карусель — смену одних атакующих танков другими.

Танк Т-80 БВМ. Фото © ТАСС / Лев Федосеев

Монстры на броне: Почему Украина хочет использовать немецкие «Леопарды» против российских Т-72Б3 и Т-90М

«Рефлекс» — всему голова

В сентябре американский журнал Popular Mechanics назвал лучшим российским танком Т-90М, отметив, что машина стоит наравне с передовыми танками НАТО. Однако на практике современные версии Т-80 защищены не хуже, чем Т-90. Особенно если речь идёт о новейшей версии Т-80БВМ. Динамическая защита «Реликт» гасит удары ракет комплексов NLAW и Javelin. Решётчатые экраны рассеивают кумулятивную струю и не дают боеприпасу добраться до основной брони.

Т-80БВМ оснащён более мощным и экономичным двигателем ГТД-1250ТД, что решает проблему с расходом топлива: старый Т-80 тратил восемь литров топлива на один километр, у Т-80БВМ этот показатель — примерно четыре-пять литров. При этом запас хода увеличился до 500 километров. Хотя конструктивно — в ходовой и других силовых элементах — это всё тот же советский «реактивный» танк.

На модернизированной версии стоит 125-миллиметровая гладкоствольная пушка, спаренный с ней 7,62-миллиметровый пулемёт ПКТ и зенитный 12,7-миллиметровый пулемёт «Утёс». За счёт применения ракетного комплекса «Рефлекс» увеличилась точность поражения целей. На танке также стоит система управления огнём «Сосна-У» (как и у танка Т-72Б3), в состав которой входят лазерный дальномер, прицелы командира и наводчика с дневным и ночным каналами. С помощью лазерного луча он наводит на цель сверхзвуковые ракеты, запускаемые из ствола пушки.

БМПТ «Терминатор», танк Т-90М и танк Т-80БВМ (слева направо) во время основного этапа совместных стратегических учений России и Белоруссии «Запад-2017» на полигоне Лужский. Фото © ТАСС / Антон Новодережкин

Это позволяет бить бронированные цели, не входя в зону поражения. Танк уничтожает цели с дистанции до пяти километров, а стрелять может не только с неподвижной позиции, но и в движении. Благодаря стабилизации пушки он может вести огонь, двигаясь по пересечённой местности со скоростью до 35 км/час.

Т-80БВМ оснащены улучшенной системой шифрованной связи, благодаря которой танковые роты и батальоны получили прозвище загонщика танков. В самых крупных сражениях Т-80 изолировали танки противника, не давая им повлиять на исход боя.

Т-80 в Северодонецке

Особенно эффективно Т-80 показал себя во время штурма Северодонецка и Лисичанска. Несколько небольших групп обошли силы ВСУ с флангов и, расстреляв боекомплект, отступили на исходные позиции. Поиск танков Т-80 украинской разведкой результатов не дал: «реактивные» танки совершили марш на 12 километров, выполнили боевую задачу и благополучно вернулись на позиции российских войск.

Раскрыть потенциал Т-80 пробовала и украинская сторона. До начала спецоперации на Украине в исправном виде сохранилось около двухсот таких машин. Однако снятые с хранения машины ломались, а вокруг «реактивных» танков вовремя не оказывалось топлива, запчастей и боеприпасов. Спустя некоторое время от использования Т-80 в танковых частях ВСУ начали отказываться: дефицит топлива, боеприпасов и специалистов по обслуживанию сделал боевое применение этих машин украинской стороной практически невозможным. При этом российские сухопутные войска продолжают использовать Т-80 в различных модификациях, несмотря на то что оригинальная машина с газотурбинным двигателем была принята на вооружение в 1976 году.

Принятие неизбежного: Почему ВСУ бессильны, когда Российская армия работает в Северодонецке

Российский солдат стоит на танке Т-80 на позиции, пока его подразделение готовится к штурму. Фото © Getty Images / Maximilian Clarke / SOPA Images / LightRocket

Оправдано ли применение на Украине танков Т-80?

Да, оправдано. Техника проверена временем

Нет, не оправдано, нужно выводить современные модели

Свой вариант в комментарии

Сергей Андреев

• Статьи
• Специальная военная операция на Украине
• Военная техника
• Наука и Технологии

Комментариев: 0

Для комментирования авторизуйтесь!

TARGET&ЗВО

TARGET&ЗВО

А.

В.Карпенко «Обозрение отечественной бронетанковой техники»

ТАНК Т-80

T80

Основной боевой танк Т-80Б/БВ, 1978 (об.219P/РВ)
Вариант танка Т-80 с установкой на него комплекса управляемого оружия «Кобра», системы управления огнем 1АЗЗ и др.
В 1985 году создан вариант танка Т-80БВ (об.219РВ) с установкой на него навесной динамической защиты. Броневая защита лобовой части корпуса и башни состоит из многослойной комбинированной брони и навесной динамической защиты, остальное бронирование корпуса и башни состоит из монолитной сварной стальной брони. Некоторые танки Т-80Б оснащались навесной динамической защитой в процессе ремонта и модернизации на танкоремонтных заводах МО.

Основной боевой танк Т-80У, 1985 (об.219АС)
Создан на базе опытного танка об 219А с установкой встоенной динамической защиты. Танк оборудован встроенным устройством самоокапывания и предусмотрена возможность установки съемного копейного минного трала. В 1990 году танк был оснащен новам газотурбинным двигателем ГТД-1250 мощностью 1250 л.с.
Командирский танк Т-80УК дополнительно оборудован системой дистанционного подрыва осколочно-фугасных снарядов с электронным дистанционным контактным взрывателем, комплексом оптико-электронного подавления «Штора», коротковолновой радиостанцией, навигационной аппаратурой ТНА-4-3, электрогенератором автономного питания АБ-1-П28 мощностью 1,0 квт.
В 1992 году на вооружение принят вариант танка Т-80У(М) с новым комплексом вооружения, включающий ночной тепловизионный прицел и модернизированную ракету 9М119М.

Опытный основной боевой танк ОБЪЕКТ 478, 1976-1985
Работы по танку начались в середине 70-х годов (об. 478) и завершились в 1987 году принятием на вооружение танка Т-80УД. Танк оснащен встроенным бульдозерным оборудованием с шириной отвала 2140 мм, возможна установка копейного трала КМТ-6.

Применение газовых турбин в военной технике | Военная вики

«Микротурбина» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о турбинах в электричестве, см. Ветряная турбина . Чтобы узнать о турбинах в целом, см. Турбина .

Примеры конфигураций газовых турбин: (1) турбореактивный, (2) турбовинтовой, (3) турбовальный (электрогенератор), (4) ТРДД большой двухконтурности, (5) ТРДД малой двухконтурности с дожиганием.

Газовая турбина , также называемая турбиной внутреннего сгорания , представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания. Он имеет расположенный выше по потоку вращающийся компрессор, соединенный с расположенной ниже по потоку турбиной, и камеру сгорания между ними.

Основная работа газовой турбины аналогична работе паровой электростанции, за исключением того, что вместо воды используется воздух. Свежий атмосферный воздух проходит через компрессор, который доводит его до более высокого давления. Затем энергия добавляется путем распыления топлива в воздух и его воспламенения, так что при сгорании образуется высокотемпературный поток. Этот высокотемпературный газ высокого давления поступает в турбину, где он расширяется до давления выхлопа , создавая в процессе валовую работу . Работа вала турбины используется для привода компрессора и других устройств, таких как электрический генератор, который может быть соединен с валом. Энергия, которая не используется для работы вала, выходит в выхлопных газах, поэтому они имеют либо высокую температуру, либо высокую скорость. Назначение газовой турбины определяет конструкцию, чтобы максимально использовать наиболее желательную форму энергии. Газовые турбины используются для питания самолетов, поездов, кораблей, электрических генераторов и даже танков. ^[1]

Содержание

• 1 История
• 2 Принцип действия
• 3 Типы газовых турбин
  • 3.1 Реактивные двигатели
  • 3.2 Турбовинтовые двигатели
  • 3.3 Авиационные газовые турбины
• 4 Газовые турбины наземных транспортных средств
  • 4.1 Резервуары
  • 4.2 Морское применение
    • 4.2.1 Морской
• 5 Технический прогресс
• 6 Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей
  • 6. 1 Преимущества газотурбинных двигателей
  • 6.2 Недостатки газотурбинных двигателей
• 7 Каталожные номера
• 8 Дополнительная литература
• 9 Внешние ссылки

История

Теория работы

Газы, проходящие через идеальную газовую турбину, подвергаются трем термодинамическим процессам. Это изоэнтропическое сжатие, изобарическое (постоянное давление) горение и изоэнтропическое расширение. Вместе они составляют цикл Брайтона.

В практической газовой турбине газы сначала ускоряются либо в центробежном, либо в осевом компрессоре. Затем эти газы замедляются с помощью расширяющегося сопла, известного как диффузор; эти процессы повышают давление и температуру потока. В идеальной системе это изоэнтропия. Однако на практике энергия теряется в виде тепла из-за трения и турбулентности. Затем газы проходят из диффузора в камеру сгорания или аналогичное устройство, где добавляется тепло. В идеальной системе это происходит при постоянном давлении (изобарический подвод тепла). Поскольку давление не меняется, удельный объем газов увеличивается. В практических ситуациях этот процесс обычно сопровождается небольшой потерей давления из-за трения. Наконец, этот больший объем газов расширяется и ускоряется направляющими лопатками сопла, прежде чем энергия будет извлечена турбиной. В идеальной системе эти газы изоэнтропически расширяются и выходят из турбины под своим первоначальным давлением. На практике этот процесс не является изоэнтропическим, так как энергия снова теряется на трение и турбулентность.

Если устройство предназначено для привода вала, как в случае с промышленным генератором или турбовинтовым двигателем, выходное давление будет максимально приближено к входному давлению. На практике необходимо, чтобы на выходе оставалось некоторое давление, чтобы полностью удалить выхлопные газы. В случае реактивного двигателя из потока извлекается только достаточное давление и энергия для привода компрессора и других компонентов. Остальные газы под высоким давлением ускоряются, образуя струю, которую можно использовать, например, для приведения в движение самолета.

Цикл Брайтона

Как и во всех циклических тепловых двигателях, более высокие температуры сгорания могут обеспечить большую эффективность. Однако температуры ограничены способностью стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать высокие температуры и нагрузки. Для борьбы с этим многие турбины оснащены сложными системами охлаждения лопаток.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть скорость вращения вала (валов) для поддержания максимальной скорости. Скорость конца лопатки определяет максимальное соотношение давлений, которое может быть достигнуто турбиной и компрессором. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и КПД, которые может получить двигатель. Чтобы скорость острия оставалась постоянной, если диаметр ротора уменьшить вдвое, скорость вращения должна удвоиться. Например, большие реактивные двигатели работают со скоростью около 10 000 об/мин, а микротурбины вращаются со скоростью 500 000 об/мин. ^[8]

Механически газовые турбины могут быть значительно менее сложными, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: узел вала/компрессора/турбины/альтернативного ротора (см. изображение выше), не считая топливной системы. Однако требуемая точность изготовления компонентов и термостойких сплавов, необходимых для высокой эффективности, часто делают конструкцию простой турбины более сложной, чем поршневые двигатели.

Более сложные турбины (такие, как в современных реактивных двигателях) могут иметь несколько валов (золотников), сотни лопаток турбины, подвижные лопатки статора и обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Типы газовых турбин

Реактивные двигатели

Типовой осевой газотурбинный турбореактивный двигатель J85 в разрезе для демонстрации. Поток слева направо, многоступенчатый компрессор слева, камеры сгорания в центре, двухступенчатая турбина справа.

Воздушно-реактивные двигатели представляют собой газовые турбины, оптимизированные для создания тяги за счет выхлопных газов или канальных вентиляторов, соединенных с газовыми турбинами. Реактивные двигатели, которые создают тягу за счет прямого импульса выхлопных газов, часто называют турбореактивными двигателями, тогда как те, которые создают тягу с добавлением канального вентилятора, часто называют турбовентиляторными или (реже) вентиляторными реактивными двигателями.

Газовые турбины также используются во многих ракетах на жидком топливе. Газовые турбины используются для питания турбонасоса, позволяющего использовать легкие баки низкого давления, что значительно экономит сухую массу.

Турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель представляет собой тип газотурбинного двигателя, который приводит в движение внешний воздушный винт с помощью редуктора. Турбовинтовые двигатели обычно используются на небольших дозвуковых самолетах, но на некоторых крупных военных и гражданских самолетах, таких как Airbus A400M, Lockheed L-188 Electra и Туполев Ту-95 также использовали турбовинтовые двигатели.

Авиационные газовые турбины

Схема лопатки турбины высокого давления

Авиационные производные также используются в производстве электроэнергии из-за их способности отключаться и реагировать на изменения нагрузки быстрее, чем промышленные машины. Они также используются в морской промышленности для уменьшения веса. General Electric LM2500, General Electric LM6000, Rolls-Royce RB211 и Rolls-Royce Avon являются распространенными моделями машин этого типа. ^{[ цитирование требуется ]}

Газовые турбины в наземных транспортных средствах

Rover JET1 1950 года

STP Oil Treatment Special 1967 года на выставке в Зале славы автодрома Индианаполиса, с газовой турбиной Pratt & W показано.

Howmet TX 1968 года выпуска, единственный гоночный автомобиль с турбинным двигателем, выигравший гонку.

Газовые турбины часто используются на кораблях, локомотивах, вертолетах, танках и, в меньшей степени, на автомобилях, автобусах и мотоциклах.

Ключевое преимущество реактивных и турбовинтовых двигателей для движения самолетов — их превосходные характеристики на большой высоте по сравнению с поршневыми двигателями, особенно без наддува, — не имеет значения в большинстве автомобильных приложений. Их преимущество в мощности к весу, хотя и менее критично, чем для самолетов, все же важно.

Газовые турбины представляют собой мощный двигатель в очень маленьком и легком корпусе. Однако они не так отзывчивы и эффективны, как небольшие поршневые двигатели, в широком диапазоне оборотов и мощностей, необходимых для транспортных средств. В серийных гибридных транспортных средствах, поскольку приводные электродвигатели механически отделены от двигателя, вырабатывающего электроэнергию, проблемы с реагированием, низкой производительностью на низкой скорости и низкой эффективностью при низкой мощности имеют гораздо меньшее значение. Турбина может работать на скорости, оптимальной для ее выходной мощности, а батареи и суперконденсаторы могут подавать энергию по мере необходимости, при этом двигатель включается и выключается, чтобы он работал только с высокой эффективностью. Появление бесступенчатой ​​трансмиссии также может решить проблему отзывчивости.

Танки

Морские пехотинцы из 1-го танкового батальона загружают многотопливную турбину Honeywell AGT1500 обратно в танк в лагере Койот, Кувейт, февраль 2003 г. газотурбинных двигателей для танков с середины 1944 г. Первые газотурбинные двигатели, использовавшиеся для боевой бронированной машины GT 101, были установлены на танке «Пантера». ^[9]
Второе применение газовой турбины на боевой бронированной машине было в 19 г.54, когда блок PU2979, специально разработанный для танков компанией C.A. Parsons & Co., был установлен и опробован на британском танке Conqueror. ^[10] Stridsvagn 103 был разработан в 1950-х годах и стал первым серийным основным боевым танком с газотурбинным двигателем. С тех пор газотурбинные двигатели использовались в качестве ВСУ на некоторых танках и в качестве основных силовых установок, в частности, на советских/российских Т-80 и американских танках M1 Abrams. Они легче и меньше дизелей при той же устойчивой выходной мощности, но модели, установленные на сегодняшний день, менее экономичны, чем эквивалентные дизельные, особенно на холостом ходу, поскольку для достижения той же боевой дальности требуется больше топлива. В последующих моделях M1 эта проблема была решена с помощью аккумуляторных батарей или вторичных генераторов для питания систем танка в неподвижном состоянии, что позволило сэкономить топливо за счет уменьшения необходимости холостого хода главной турбины. На Т-80 можно установить три больших внешних топливных бака для увеличения радиуса действия. Россия прекратила производство Т-80 в пользу дизельного Т-9.0 (на базе Т-72), а Украина разработала дизельные Т-80УД и Т-84 мощностью, близкой к газотурбинному танку. Дизельная силовая установка французского танка Leclerc оснащена гибридной системой наддува Hyperbar.
где турбонагнетатель двигателя полностью заменен небольшой газовой турбиной, которая также работает как вспомогательный турбонагнетатель выхлопных газов дизельного двигателя, позволяя регулировать уровень наддува независимо от оборотов двигателя и достигать более высокого пикового давления наддува (чем с обычными турбокомпрессорами). Эта система позволяет использовать меньший рабочий объем и более легкий двигатель в качестве силовой установки танка и эффективно устраняет турбояму. Эта специальная газовая турбина/турбокомпрессор также может работать независимо от основного двигателя как обычная ВСУ.

Турбина теоретически надежнее и проще в обслуживании, чем поршневой двигатель, поскольку она имеет более простую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей, но на практике детали турбины изнашиваются быстрее из-за их более высоких рабочих скоростей. Лопасти турбины очень чувствительны к пыли и мелкому песку, поэтому при работе в пустыне воздушные фильтры необходимо устанавливать и менять несколько раз в день. Неправильно установленный фильтр, а также пуля или осколок снаряда, пробившие фильтр, могут повредить двигатель. Поршневые двигатели (особенно с турбонаддувом) также нуждаются в хорошо обслуживаемых фильтрах, но они более устойчивы, если фильтр выходит из строя.

Как и большинство современных дизельных двигателей, используемых в танках, газовые турбины обычно являются многотопливными двигателями.

Морское применение

Морское судно

Газовая турбина от MGB 2009

Газовые турбины используются на многих военно-морских судах, где они ценятся за их высокое отношение мощности к массе и результирующее ускорение их кораблей и способность тронуться с места. быстро.

Первым судном с газотурбинным двигателем стал артиллерийский катер Королевского флота MGB 2009 г. (ранее MGB 509 ), переоборудованный в 1947 году. Metropolitan-Vickers оснастили свой реактивный двигатель F2/3 силовой турбиной. Паровой катер Grey Goose был переоборудован под газовые турбины Rolls-Royce в 1952 году и эксплуатировался в этом качестве с 1953 года. первые корабли, созданные специально для газотурбинных двигателей. ^[12]

Первыми крупными кораблями с частично газотурбинными двигателями были фрегаты Королевского флота Type 81 (Tribal class) с комбинированными парогазовыми силовыми установками. Первый, HMS Ashanti был введен в строй в 1961 году.

В 1961 году ВМС Германии спустили на воду первый фрегат класса Köln с двумя газовыми турбинами Brown, Boveri & Cie и первой в мире комбинированной дизель-газовой силовой установкой.

ВМС Дании имели 6 торпедных катеров Søløven класса (экспортная версия британского быстроходного патрульного катера класса Brave) на вооружении с 1965 по 1990 год, на которых было 3 морских газовых турбины Bristol Proteus (позже RR Proteus) мощностью 9 510 кВт. (12 750 л.с.) вместе, а также два дизельных двигателя General Motors мощностью 340 кВт (460 л.с.) для лучшей экономии топлива на более низких скоростях. ^[13] Они также произвели 10 торпедных катеров / ракетных катеров класса Willemoes (на вооружении с 1974 по 2000 г.), на которых были установлены 3 газовые турбины Rolls Royce Marine Proteus мощностью 9510 кВт (12750 л.с.), такие же, как на катерах класса Søløven. и 2 дизельных двигателя General Motors мощностью 600 кВт (800 л. с.), а также для улучшения экономии топлива на малых скоростях. ^[14]

В период с 1966 по 1967 год ВМС Швеции произвели 6 торпедных катеров класса Spica с 3 турбинами Bristol Siddeley Proteus 1282, каждая мощностью 3210 кВт (4300 л.с.). Позже к ним присоединились 12 модернизированных кораблей класса Norrköping с теми же двигателями. С заменой кормовых торпедных аппаратов на противокорабельные ракеты они служили ракетными катерами, пока последний не был списан в 2005 г. ^[15]

В 1968 году ВМС Финляндии ввели в эксплуатацию два корвета класса Turunmaa, Turunmaa и Karjala. Они были оснащены одной газовой турбиной Rolls-Royce Olympus TMB3 мощностью 16 410 кВт (22 000 л.с.) и тремя морскими дизелями Wärtsilä для более низких скоростей. Это были самые быстрые корабли финского флота; они регулярно развивали скорость 35 узлов, а на ходовых испытаниях — 37,3 узла. Турунмаас был погашен в 2002 году. Karjala сегодня является кораблем-музеем в Турку, а Turunmaa служит плавучим механическим цехом и учебным судном для политехнического колледжа Сатакунта.

Следующей серией крупных военно-морских кораблей были четыре канадских вертолетоносца класса Iroquois, впервые введенных в строй в 1972 году. Они использовали 2 главных маршевых двигателя ft-4, 2 маршевых двигателя ft-12 и 3 генератора Solar Saturn мощностью 750 кВт.

Первым судном с газотурбинным двигателем в США был катер Point Thatcher Береговой охраны США, введенный в эксплуатацию в 1961 году и приводившийся в движение двумя турбинами мощностью 750 кВт (1000 л.с.) с гребными винтами с регулируемым шагом. ^[16] Более крупные резаки Hamilton класса High Endurance Cutters были первым классом крупных резаков, в которых использовались газовые турбины, первая из которых (USCGC Hamilton ) была введена в эксплуатацию в 1967 году. С тех пор они приводили в действие Фрегаты ВМС США Perry класса , Spruance класса и Arleigh Burke класса , а также Ticonderoga класса ракетных крейсеров. USS Makin Island , модифицированный десантный корабль класса Wasp , должен стать первым десантным кораблем ВМФ с газовыми турбинами.
Судовая газовая турбина работает в более агрессивной атмосфере из-за присутствия морской соли в воздухе и топливе и использования более дешевого топлива.

Достижения в области технологий

Технология газовых турбин неуклонно развивалась с момента ее создания и продолжает развиваться. В разработке активно производятся как газовые турбины меньшего размера, так и более мощные и экономичные двигатели. Этим достижениям способствует компьютерное проектирование (в частности, CFD и анализ методом конечных элементов) и разработка передовых материалов: базовых материалов с превосходной жаропрочностью (например, монокристаллические суперсплавы, которые демонстрируют аномалию предела текучести) или термобарьерных покрытий, которые защищают структурный материал от все более высоких температур. Эти усовершенствования обеспечивают более высокие степени сжатия и температуры на входе в турбину, более эффективное сгорание и лучшее охлаждение деталей двигателя.

Эффективность простого цикла ранних газовых турбин была практически удвоена за счет промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно же, достигаются за счет увеличения первоначальных и эксплуатационных затрат, и они не могут быть оправданы, если снижение затрат на топливо не компенсирует увеличение других затрат. Относительно низкие цены на топливо, общее желание отрасли минимизировать затраты на установку и огромное увеличение эффективности простого цикла примерно до 40 процентов не оставляли желания выбирать эти модификации. ^[17]

Что касается выбросов, задача состоит в том, чтобы повысить температуру на входе в турбину и в то же время снизить пиковую температуру пламени, чтобы добиться снижения выбросов NOx и соответствия последним нормам выбросов. В мае 2011 года компания Mitsubishi Heavy Industries достигла температуры на входе в турбину 1600 °C на газовой турбине мощностью 320 МВт и 460 МВт на установках для выработки электроэнергии с комбинированным циклом, в которых общий тепловой КПД превышает 60 %. ^[18]

Фольговые подшипники, соответствующие требованиям, были коммерчески внедрены в газовые турбины в 1990-х годах. Они могут выдерживать более ста тысяч циклов пуска/останова и устраняют необходимость в масляной системе. Применение микроэлектроники и технологии переключения мощности позволило разработать коммерчески жизнеспособное производство электроэнергии с помощью микротурбин для распределения и движения транспортных средств.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

Ссылка на этот раздел: ^[19]

Преимущества газотурбинных двигателей

• Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями;
• Меньше, чем большинство поршневых двигателей той же номинальной мощности.
• Движется только в одном направлении с гораздо меньшей вибрацией, чем поршневой двигатель.
• Меньше движущихся частей, чем в поршневых двигателях.
• Более высокая надежность, особенно в приложениях, где требуется устойчивая высокая выходная мощность
• Отработанное тепло почти полностью рассеивается в выхлопе. Это приводит к высокотемпературному выхлопному потоку, который очень удобен для кипячения воды в комбинированном цикле или для когенерации.
• Низкое рабочее давление.
• Высокие рабочие скорости.
• Низкая стоимость и расход смазочного масла.
• Может работать на самых разных видах топлива.
• Очень низкий уровень токсичных выбросов CO и HC благодаря избытку воздуха, полному сгоранию и отсутствию «гашения» пламени на холодных поверхностях

Недостатки газотурбинных двигателей

• Очень высокая стоимость
• Менее эффективен, чем поршневые двигатели на холостом ходу
• Более длительный запуск, чем у поршневых двигателей
• Меньшая чувствительность к изменениям потребляемой мощности по сравнению с поршневыми двигателями
• Характерный вой трудно подавить

Ссылки

1. ↑ Introduction to Engineering Thermodynamics , Richard E. Sonntag, Claus Borrgnakke 2007. Проверено 13 марта 2013 г.
2. ↑ «Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института». Web.mit.edu. 1939-08-27. http://web.mit.edu/aeroastro/labs/gtl/early_GT_history.html. Проверено 13 августа 2012 г. .
3. ↑ «Патент US0635919». Freepatentsonline.com. http://www.freepatentsonline.com/0635919.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
4. ↑ «История — биографии, достопримечательности, патенты». КАК Я. 10 марта 1905 г. http://www.asme.org/Communities/History/Resources/Curtis_Charles_Gordon.cfm. Проверено 13 августа 2012 г. .
5. ↑ ^{5.0 5.1} Лейес, стр. 231-232.
6. ↑ «Университет Бохума», журнал In Touch, 2005 г., стр. 5 (PDF) . http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/in-touch-magazin2005.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
7. ↑ Эккардт, Д. и Руфли, П. «Передовые технологии газовых турбин — ABB / BBC History First», ASME J. Eng. Газовая турбина. Власть, 2002, с. 124, 542-549
8. ↑ Воманс, Т. ; Влёгельс, П.; Пирс, Дж.; Аль-Бендер, Ф.; Рейнартс, Д. (2006). «Ротородинамическое поведение ротора микротурбины на воздушных подшипниках: методы моделирования и экспериментальная проверка, стр. 182» (PDF) . Международная конференция по шумовой и вибрационной инженерии. http://www.isma-isaac.be/publications/PMA_MOD_publications/ISMA2006/181-198.pdf. Проверено 7 января 2013 г. .
9. ↑ Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин, 1930–1945 , Airlife Publishing, 2002 г.
10. ↑ Ричард М. Огоркевич, Jane’s — The Technology of Tanks , Информационная группа Джейн, стр. 259
11. ↑ Уолш, Филип П.; Пол Флетчер (2004). Производительность газовой турбины (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN 978-0-632-06434-2.
12. ↑ «Первая морская газовая турбина, 1947 год» . Scienceandsociety.co.uk. 23 апреля 2008 г. http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10421693. Проверено 13 августа 2012 г.
13. ↑ Торпедный катер класса Søløven, 1965 г.
14. ↑ Торпедный/ракетный катер класса Willemoes, 1974 г.
15. ↑ Быстрый ракетный катер
16. ↑ «Веб-сайт историка береговой охраны США, USCGC »Point Thatcher» (WPB-82314)» (PDF) . http://www.uscg.mil/history/webcutters/Point_Thatcher.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
17. ↑ Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Боулс. «9-8». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2011. 510. Печать.
18. ↑ «MHI достигла температуры на входе в турбину 1600 ° C при испытательной эксплуатации газовой турбины серии J с самым высоким в мире тепловым КПД» . Мицубиси Хэви Индастриз. 26 мая 2011 г. http://www.mhi.co.jp/en/news/story/1105261435.html.
19. ↑ Брейн, Маршалл (01.04.2000). «Как это работает». Science.howstuffworks.com. http://science.howstuffworks.com/turbine2.htm. Проверено 13 августа 2012 г. .

Дополнительная литература

• Стационарные газовые турбины внутреннего сгорания, включая масло и систему контроля превышения скорости, описание
• «Технология авиационных газотурбинных двигателей» Ирвина Э. Тригера, почетного профессора Университета Пердью, Макгроу-Хилл, отделение Гленко, 1979 г., ISBN 0-07-065158-2 .
• «Теория газовых турбин» Е.И.В. Сараванамуттоо, GFC Роджерс и Х. Коэн, Pearson Education, 2001, 5-е изд., ISBN 0-13-015847-X.
• Лейес II, Ричард А.; Уильям А. Флеминг (1999). История малых газотурбинных авиационных двигателей Северной Америки . Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт. ISBN 1-56347-332-1.
• Р. М. «Фред» Клаасс и Кристофер ДеллаКорте, «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей», Технические документы SAE, № 2006-01-3055, доступно по адресу: http://www.sae.org/technical/papers /2006-01-3055.
• «Модели реактивных двигателей» Томаса Кампса ISBN 0-9510589-9-1 Публикации Traplet
• Авиационные двигатели и газовые турбины , второе издание Джека Л. Керреброка, MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4 .
• «Судебно-медицинское расследование происшествия с газовой турбиной [1]», Джон Моллой, M&M Engineering
• «Производительность газовой турбины, 2-е издание» Филипа Уолша и Пола Флетчера, Wiley-Blackwell, 2004, ISBN 978-0-632-06434-2 http://eu. wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-063206434X. html

Внешние ссылки

• Применение газовых турбин в военной технике на ДМОЗ
• «Новая эра силы крутить колеса» Popular Science , декабрь 1939 г., ранняя статья о работе газотурбинных электростанций, чертежи в разрезе
• Технологическая скорость гражданских реактивных двигателей
• Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института
• Исследование микротурбин Массачусетского технологического института
• Путеводитель по распределенным источникам энергии в Калифорнии — микротурбинные генераторы
• Введение в принцип работы газовой турбины с сайта «how stuffworks.com»
• «Симулятор газовой турбины самолета для интерактивного обучения»

На этой странице используется лицензионный контент Creative Commons из Википедии (просмотр авторов).

Воздушное охлаждение на входе в турбину

Применение газовых турбин в военной технике | Военная вики

«Микротурбина» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о турбинах в электричестве, см. Ветряная турбина . Чтобы узнать о турбинах в целом, см. Турбина .

Примеры конфигураций газовых турбин: (1) турбореактивный, (2) турбовинтовой, (3) турбовальный (электрогенератор), (4) ТРДД большой двухконтурности, (5) ТРДД малой двухконтурности с дожиганием.

Газовая турбина , также называемая турбиной внутреннего сгорания , представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания. Он имеет расположенный выше по потоку вращающийся компрессор, соединенный с расположенной ниже по потоку турбиной, и камеру сгорания между ними.

Основная работа газовой турбины аналогична работе паровой электростанции, за исключением того, что вместо воды используется воздух. Свежий атмосферный воздух проходит через компрессор, который доводит его до более высокого давления. Затем энергия добавляется путем распыления топлива в воздух и его воспламенения, так что при сгорании образуется высокотемпературный поток. Этот высокотемпературный газ высокого давления поступает в турбину, где он расширяется до давления выхлопа , создавая в процессе валовую работу . Работа вала турбины используется для привода компрессора и других устройств, таких как электрический генератор, который может быть соединен с валом. Энергия, которая не используется для работы вала, выходит в выхлопных газах, поэтому они имеют либо высокую температуру, либо высокую скорость. Назначение газовой турбины определяет конструкцию, чтобы максимально использовать наиболее желательную форму энергии. Газовые турбины используются для питания самолетов, поездов, кораблей, электрических генераторов и даже танков. ^[1]

Содержание

• 1 История
• 2 Принцип действия
• 3 Типы газовых турбин
  • 3.1 Реактивные двигатели
  • 3. 2 Турбовинтовые двигатели
  • 3.3 Авиационные газовые турбины
• 4 Газовые турбины наземных транспортных средств
  • 4.1 Резервуары
  • 4.2 Морское применение
    • 4.2.1 Морской
• 5 Технический прогресс
• 6 Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей
  • 6.1 Преимущества газотурбинных двигателей
  • 6.2 Недостатки газотурбинных двигателей
• 7 Каталожные номера
• 8 Дополнительная литература
• 9 Внешние ссылки

История

Теория работы

Газы, проходящие через идеальную газовую турбину, подвергаются трем термодинамическим процессам. Это изоэнтропическое сжатие, изобарическое (постоянное давление) горение и изоэнтропическое расширение. Вместе они составляют цикл Брайтона.

В практической газовой турбине газы сначала ускоряются либо в центробежном, либо в осевом компрессоре. Затем эти газы замедляются с помощью расширяющегося сопла, известного как диффузор; эти процессы повышают давление и температуру потока. В идеальной системе это изоэнтропия. Однако на практике энергия теряется в виде тепла из-за трения и турбулентности. Затем газы проходят из диффузора в камеру сгорания или аналогичное устройство, где добавляется тепло. В идеальной системе это происходит при постоянном давлении (изобарический подвод тепла). Поскольку давление не меняется, удельный объем газов увеличивается. В практических ситуациях этот процесс обычно сопровождается небольшой потерей давления из-за трения. Наконец, этот больший объем газов расширяется и ускоряется направляющими лопатками сопла, прежде чем энергия будет извлечена турбиной. В идеальной системе эти газы изоэнтропически расширяются и выходят из турбины под своим первоначальным давлением. На практике этот процесс не является изоэнтропическим, так как энергия снова теряется на трение и турбулентность.

Если устройство предназначено для привода вала, как в случае с промышленным генератором или турбовинтовым двигателем, выходное давление будет максимально приближено к входному давлению. На практике необходимо, чтобы на выходе оставалось некоторое давление, чтобы полностью удалить выхлопные газы. В случае реактивного двигателя из потока извлекается только достаточное давление и энергия для привода компрессора и других компонентов. Остальные газы под высоким давлением ускоряются, образуя струю, которую можно использовать, например, для приведения в движение самолета.

Цикл Брайтона

Как и во всех циклических тепловых двигателях, более высокие температуры сгорания могут обеспечить большую эффективность. Однако температуры ограничены способностью стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать высокие температуры и нагрузки. Для борьбы с этим многие турбины оснащены сложными системами охлаждения лопаток.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть скорость вращения вала (валов) для поддержания максимальной скорости. Скорость конца лопатки определяет максимальное соотношение давлений, которое может быть достигнуто турбиной и компрессором. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и КПД, которые может получить двигатель. Чтобы скорость острия оставалась постоянной, если диаметр ротора уменьшить вдвое, скорость вращения должна удвоиться. Например, большие реактивные двигатели работают со скоростью около 10 000 об/мин, а микротурбины вращаются со скоростью 500 000 об/мин. ^[8]

Механически газовые турбины могут быть значительно менее сложными, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: узел вала/компрессора/турбины/альтернативного ротора (см. изображение выше), не считая топливной системы. Однако требуемая точность изготовления компонентов и термостойких сплавов, необходимых для высокой эффективности, часто делают конструкцию простой турбины более сложной, чем поршневые двигатели.

Более сложные турбины (такие, как в современных реактивных двигателях) могут иметь несколько валов (золотников), сотни лопаток турбины, подвижные лопатки статора и обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Типы газовых турбин

Реактивные двигатели

Типовой осевой газотурбинный турбореактивный двигатель J85 в разрезе для демонстрации. Поток слева направо, многоступенчатый компрессор слева, камеры сгорания в центре, двухступенчатая турбина справа.

Воздушно-реактивные двигатели представляют собой газовые турбины, оптимизированные для создания тяги за счет выхлопных газов или канальных вентиляторов, соединенных с газовыми турбинами. Реактивные двигатели, которые создают тягу за счет прямого импульса выхлопных газов, часто называют турбореактивными двигателями, тогда как те, которые создают тягу с добавлением канального вентилятора, часто называют турбовентиляторными или (реже) вентиляторными реактивными двигателями.

Газовые турбины также используются во многих ракетах на жидком топливе. Газовые турбины используются для питания турбонасоса, позволяющего использовать легкие баки низкого давления, что значительно экономит сухую массу.

Турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель представляет собой тип газотурбинного двигателя, который приводит в движение внешний воздушный винт с помощью редуктора. Турбовинтовые двигатели обычно используются на небольших дозвуковых самолетах, но на некоторых крупных военных и гражданских самолетах, таких как Airbus A400M, Lockheed L-188 Electra и Туполев Ту-95 также использовали турбовинтовые двигатели.

Авиационные газовые турбины

Схема лопатки турбины высокого давления

Авиационные производные также используются в производстве электроэнергии из-за их способности отключаться и реагировать на изменения нагрузки быстрее, чем промышленные машины. Они также используются в морской промышленности для уменьшения веса. General Electric LM2500, General Electric LM6000, Rolls-Royce RB211 и Rolls-Royce Avon являются распространенными моделями машин этого типа. ^{[ цитирование требуется ]}

Газовые турбины в наземных транспортных средствах

Rover JET1 1950 года

STP Oil Treatment Special 1967 года на выставке в Зале славы автодрома Индианаполиса, с газовой турбиной Pratt & W показано.

Howmet TX 1968 года выпуска, единственный гоночный автомобиль с турбинным двигателем, выигравший гонку.

Газовые турбины часто используются на кораблях, локомотивах, вертолетах, танках и, в меньшей степени, на автомобилях, автобусах и мотоциклах.

Ключевое преимущество реактивных и турбовинтовых двигателей для движения самолетов — их превосходные характеристики на большой высоте по сравнению с поршневыми двигателями, особенно без наддува, — не имеет значения в большинстве автомобильных приложений. Их преимущество в мощности к весу, хотя и менее критично, чем для самолетов, все же важно.

Газовые турбины представляют собой мощный двигатель в очень маленьком и легком корпусе. Однако они не так отзывчивы и эффективны, как небольшие поршневые двигатели, в широком диапазоне оборотов и мощностей, необходимых для транспортных средств. В серийных гибридных транспортных средствах, поскольку приводные электродвигатели механически отделены от двигателя, вырабатывающего электроэнергию, проблемы с реагированием, низкой производительностью на низкой скорости и низкой эффективностью при низкой мощности имеют гораздо меньшее значение. Турбина может работать на скорости, оптимальной для ее выходной мощности, а батареи и суперконденсаторы могут подавать энергию по мере необходимости, при этом двигатель включается и выключается, чтобы он работал только с высокой эффективностью. Появление бесступенчатой ​​трансмиссии также может решить проблему отзывчивости.

Танки

Морские пехотинцы из 1-го танкового батальона загружают многотопливную турбину Honeywell AGT1500 обратно в танк в лагере Койот, Кувейт, февраль 2003 г. газотурбинных двигателей для танков с середины 1944 г. Первые газотурбинные двигатели, использовавшиеся для боевой бронированной машины GT 101, были установлены на танке «Пантера». ^[9]
Второе применение газовой турбины на боевой бронированной машине было в 19 г.54, когда блок PU2979, специально разработанный для танков компанией C.A. Parsons & Co., был установлен и опробован на британском танке Conqueror. ^[10] Stridsvagn 103 был разработан в 1950-х годах и стал первым серийным основным боевым танком с газотурбинным двигателем. С тех пор газотурбинные двигатели использовались в качестве ВСУ на некоторых танках и в качестве основных силовых установок, в частности, на советских/российских Т-80 и американских танках M1 Abrams. Они легче и меньше дизелей при той же устойчивой выходной мощности, но модели, установленные на сегодняшний день, менее экономичны, чем эквивалентные дизельные, особенно на холостом ходу, поскольку для достижения той же боевой дальности требуется больше топлива. В последующих моделях M1 эта проблема была решена с помощью аккумуляторных батарей или вторичных генераторов для питания систем танка в неподвижном состоянии, что позволило сэкономить топливо за счет уменьшения необходимости холостого хода главной турбины. На Т-80 можно установить три больших внешних топливных бака для увеличения радиуса действия. Россия прекратила производство Т-80 в пользу дизельного Т-9.0 (на базе Т-72), а Украина разработала дизельные Т-80УД и Т-84 мощностью, близкой к газотурбинному танку. Дизельная силовая установка французского танка Leclerc оснащена гибридной системой наддува Hyperbar.
где турбонагнетатель двигателя полностью заменен небольшой газовой турбиной, которая также работает как вспомогательный турбонагнетатель выхлопных газов дизельного двигателя, позволяя регулировать уровень наддува независимо от оборотов двигателя и достигать более высокого пикового давления наддува (чем с обычными турбокомпрессорами). Эта система позволяет использовать меньший рабочий объем и более легкий двигатель в качестве силовой установки танка и эффективно устраняет турбояму. Эта специальная газовая турбина/турбокомпрессор также может работать независимо от основного двигателя как обычная ВСУ.

Турбина теоретически надежнее и проще в обслуживании, чем поршневой двигатель, поскольку она имеет более простую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей, но на практике детали турбины изнашиваются быстрее из-за их более высоких рабочих скоростей. Лопасти турбины очень чувствительны к пыли и мелкому песку, поэтому при работе в пустыне воздушные фильтры необходимо устанавливать и менять несколько раз в день. Неправильно установленный фильтр, а также пуля или осколок снаряда, пробившие фильтр, могут повредить двигатель. Поршневые двигатели (особенно с турбонаддувом) также нуждаются в хорошо обслуживаемых фильтрах, но они более устойчивы, если фильтр выходит из строя.

Как и большинство современных дизельных двигателей, используемых в танках, газовые турбины обычно являются многотопливными двигателями.

Морское применение

Морское судно

Газовая турбина от MGB 2009

Газовые турбины используются на многих военно-морских судах, где они ценятся за их высокое отношение мощности к массе и результирующее ускорение их кораблей и способность тронуться с места. быстро.

Первым судном с газотурбинным двигателем стал артиллерийский катер Королевского флота MGB 2009 г. (ранее MGB 509 ), переоборудованный в 1947 году. Metropolitan-Vickers оснастили свой реактивный двигатель F2/3 силовой турбиной. Паровой катер Grey Goose был переоборудован под газовые турбины Rolls-Royce в 1952 году и эксплуатировался в этом качестве с 1953 года. первые корабли, созданные специально для газотурбинных двигателей. ^[12]

Первыми крупными кораблями с частично газотурбинными двигателями были фрегаты Королевского флота Type 81 (Tribal class) с комбинированными парогазовыми силовыми установками. Первый, HMS Ashanti был введен в строй в 1961 году.

В 1961 году ВМС Германии спустили на воду первый фрегат класса Köln с двумя газовыми турбинами Brown, Boveri & Cie и первой в мире комбинированной дизель-газовой силовой установкой.

ВМС Дании имели 6 торпедных катеров Søløven класса (экспортная версия британского быстроходного патрульного катера класса Brave) на вооружении с 1965 по 1990 год, на которых было 3 морских газовых турбины Bristol Proteus (позже RR Proteus) мощностью 9 510 кВт. (12 750 л.с.) вместе, а также два дизельных двигателя General Motors мощностью 340 кВт (460 л.с.) для лучшей экономии топлива на более низких скоростях. ^[13] Они также произвели 10 торпедных катеров / ракетных катеров класса Willemoes (на вооружении с 1974 по 2000 г. ), на которых были установлены 3 газовые турбины Rolls Royce Marine Proteus мощностью 9510 кВт (12750 л.с.), такие же, как на катерах класса Søløven. и 2 дизельных двигателя General Motors мощностью 600 кВт (800 л. с.), а также для улучшения экономии топлива на малых скоростях. ^[14]

В период с 1966 по 1967 год ВМС Швеции произвели 6 торпедных катеров класса Spica с 3 турбинами Bristol Siddeley Proteus 1282, каждая мощностью 3210 кВт (4300 л.с.). Позже к ним присоединились 12 модернизированных кораблей класса Norrköping с теми же двигателями. С заменой кормовых торпедных аппаратов на противокорабельные ракеты они служили ракетными катерами, пока последний не был списан в 2005 г. ^[15]

В 1968 году ВМС Финляндии ввели в эксплуатацию два корвета класса Turunmaa, Turunmaa и Karjala. Они были оснащены одной газовой турбиной Rolls-Royce Olympus TMB3 мощностью 16 410 кВт (22 000 л.с.) и тремя морскими дизелями Wärtsilä для более низких скоростей. Это были самые быстрые корабли финского флота; они регулярно развивали скорость 35 узлов, а на ходовых испытаниях — 37,3 узла. Турунмаас был погашен в 2002 году. Karjala сегодня является кораблем-музеем в Турку, а Turunmaa служит плавучим механическим цехом и учебным судном для политехнического колледжа Сатакунта.

Следующей серией крупных военно-морских кораблей были четыре канадских вертолетоносца класса Iroquois, впервые введенных в строй в 1972 году. Они использовали 2 главных маршевых двигателя ft-4, 2 маршевых двигателя ft-12 и 3 генератора Solar Saturn мощностью 750 кВт.

Первым судном с газотурбинным двигателем в США был катер Point Thatcher Береговой охраны США, введенный в эксплуатацию в 1961 году и приводившийся в движение двумя турбинами мощностью 750 кВт (1000 л.с.) с гребными винтами с регулируемым шагом. ^[16] Более крупные резаки Hamilton класса High Endurance Cutters были первым классом крупных резаков, в которых использовались газовые турбины, первая из которых (USCGC Hamilton ) была введена в эксплуатацию в 1967 году. С тех пор они приводили в действие Фрегаты ВМС США Perry класса , Spruance класса и Arleigh Burke класса , а также Ticonderoga класса ракетных крейсеров. USS Makin Island , модифицированный десантный корабль класса Wasp , должен стать первым десантным кораблем ВМФ с газовыми турбинами.
Судовая газовая турбина работает в более агрессивной атмосфере из-за присутствия морской соли в воздухе и топливе и использования более дешевого топлива.

Достижения в области технологий

Технология газовых турбин неуклонно развивалась с момента ее создания и продолжает развиваться. В разработке активно производятся как газовые турбины меньшего размера, так и более мощные и экономичные двигатели. Этим достижениям способствует компьютерное проектирование (в частности, CFD и анализ методом конечных элементов) и разработка передовых материалов: базовых материалов с превосходной жаропрочностью (например, монокристаллические суперсплавы, которые демонстрируют аномалию предела текучести) или термобарьерных покрытий, которые защищают структурный материал от все более высоких температур. Эти усовершенствования обеспечивают более высокие степени сжатия и температуры на входе в турбину, более эффективное сгорание и лучшее охлаждение деталей двигателя.

Эффективность простого цикла ранних газовых турбин была практически удвоена за счет промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно же, достигаются за счет увеличения первоначальных и эксплуатационных затрат, и они не могут быть оправданы, если снижение затрат на топливо не компенсирует увеличение других затрат. Относительно низкие цены на топливо, общее желание отрасли минимизировать затраты на установку и огромное увеличение эффективности простого цикла примерно до 40 процентов не оставляли желания выбирать эти модификации. ^[17]

Что касается выбросов, задача состоит в том, чтобы повысить температуру на входе в турбину и в то же время снизить пиковую температуру пламени, чтобы добиться снижения выбросов NOx и соответствия последним нормам выбросов. В мае 2011 года компания Mitsubishi Heavy Industries достигла температуры на входе в турбину 1600 °C на газовой турбине мощностью 320 МВт и 460 МВт на установках для выработки электроэнергии с комбинированным циклом, в которых общий тепловой КПД превышает 60 %. ^[18]

Фольговые подшипники, соответствующие требованиям, были коммерчески внедрены в газовые турбины в 1990-х годах. Они могут выдерживать более ста тысяч циклов пуска/останова и устраняют необходимость в масляной системе. Применение микроэлектроники и технологии переключения мощности позволило разработать коммерчески жизнеспособное производство электроэнергии с помощью микротурбин для распределения и движения транспортных средств.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

Ссылка на этот раздел: ^[19]

Преимущества газотурбинных двигателей

• Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями;
• Меньше, чем большинство поршневых двигателей той же номинальной мощности.
• Движется только в одном направлении с гораздо меньшей вибрацией, чем поршневой двигатель.
• Меньше движущихся частей, чем в поршневых двигателях.
• Более высокая надежность, особенно в приложениях, где требуется устойчивая высокая выходная мощность
• Отработанное тепло почти полностью рассеивается в выхлопе. Это приводит к высокотемпературному выхлопному потоку, который очень удобен для кипячения воды в комбинированном цикле или для когенерации.
• Низкое рабочее давление.
• Высокие рабочие скорости.
• Низкая стоимость и расход смазочного масла.
• Может работать на самых разных видах топлива.
• Очень низкий уровень токсичных выбросов CO и HC благодаря избытку воздуха, полному сгоранию и отсутствию «гашения» пламени на холодных поверхностях

Недостатки газотурбинных двигателей

• Очень высокая стоимость
• Менее эффективен, чем поршневые двигатели на холостом ходу
• Более длительный запуск, чем у поршневых двигателей
• Меньшая чувствительность к изменениям потребляемой мощности по сравнению с поршневыми двигателями
• Характерный вой трудно подавить

Ссылки

1. ↑ Introduction to Engineering Thermodynamics , Richard E. Sonntag, Claus Borrgnakke 2007. Проверено 13 марта 2013 г.
2. ↑ «Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института». Web.mit.edu. 1939-08-27. http://web.mit.edu/aeroastro/labs/gtl/early_GT_history.html. Проверено 13 августа 2012 г. .
3. ↑ «Патент US0635919». Freepatentsonline.com. http://www.freepatentsonline.com/0635919.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
4. ↑ «История — биографии, достопримечательности, патенты». КАК Я. 10 марта 1905 г. http://www.asme.org/Communities/History/Resources/Curtis_Charles_Gordon.cfm. Проверено 13 августа 2012 г. .
5. ↑ ^{5.0 5.1} Лейес, стр. 231-232.
6. ↑ «Университет Бохума», журнал In Touch, 2005 г., стр. 5 (PDF) . http://www.ruhr-uni-bochum.de/fem/pdf/in-touch-magazin2005.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
7. ↑ Эккардт, Д. и Руфли, П. «Передовые технологии газовых турбин — ABB / BBC History First», ASME J. Eng. Газовая турбина. Власть, 2002, с. 124, 542-549
8. ↑ Воманс, Т. ; Влёгельс, П.; Пирс, Дж.; Аль-Бендер, Ф.; Рейнартс, Д. (2006). «Ротородинамическое поведение ротора микротурбины на воздушных подшипниках: методы моделирования и экспериментальная проверка, стр. 182» (PDF) . Международная конференция по шумовой и вибрационной инженерии. http://www.isma-isaac.be/publications/PMA_MOD_publications/ISMA2006/181-198.pdf. Проверено 7 января 2013 г. .
9. ↑ Кей, Энтони, Разработка немецких реактивных двигателей и газовых турбин, 1930–1945 , Airlife Publishing, 2002 г.
10. ↑ Ричард М. Огоркевич, Jane’s — The Technology of Tanks , Информационная группа Джейн, стр. 259
11. ↑ Уолш, Филип П.; Пол Флетчер (2004). Производительность газовой турбины (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN 978-0-632-06434-2.
12. ↑ «Первая морская газовая турбина, 1947 год» . Scienceandsociety.co.uk. 23 апреля 2008 г. http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10421693. Проверено 13 августа 2012 г.
13. ↑ Торпедный катер класса Søløven, 1965 г.
14. ↑ Торпедный/ракетный катер класса Willemoes, 1974 г.
15. ↑ Быстрый ракетный катер
16. ↑ «Веб-сайт историка береговой охраны США, USCGC »Point Thatcher» (WPB-82314)» (PDF) . http://www.uscg.mil/history/webcutters/Point_Thatcher.pdf. Проверено 13 августа 2012 г. .
17. ↑ Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Боулс. «9-8». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2011. 510. Печать.
18. ↑ «MHI достигла температуры на входе в турбину 1600 ° C при испытательной эксплуатации газовой турбины серии J с самым высоким в мире тепловым КПД» . Мицубиси Хэви Индастриз. 26 мая 2011 г. http://www.mhi.co.jp/en/news/story/1105261435.html.
19. ↑ Брейн, Маршалл (01.04.2000). «Как это работает». Science.howstuffworks.com. http://science.howstuffworks.com/turbine2.htm. Проверено 13 августа 2012 г. .

Дополнительная литература

• Стационарные газовые турбины внутреннего сгорания, включая масло и систему контроля превышения скорости, описание
• «Технология авиационных газотурбинных двигателей» Ирвина Э. Тригера, почетного профессора Университета Пердью, Макгроу-Хилл, отделение Гленко, 1979 г., ISBN 0-07-065158-2 .
• «Теория газовых турбин» Е.И.В. Сараванамуттоо, GFC Роджерс и Х. Коэн, Pearson Education, 2001, 5-е изд., ISBN 0-13-015847-X.
• Лейес II, Ричард А.; Уильям А. Флеминг (1999). История малых газотурбинных авиационных двигателей Северной Америки . Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт. ISBN 1-56347-332-1.
• Р. М. «Фред» Клаасс и Кристофер ДеллаКорте, «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей», Технические документы SAE, № 2006-01-3055, доступно по адресу: http://www.sae.org/technical/papers /2006-01-3055.
• «Модели реактивных двигателей» Томаса Кампса ISBN 0-9510589-9-1 Публикации Traplet
• Авиационные двигатели и газовые турбины , второе издание Джека Л. Керреброка, MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4 .
• «Судебно-медицинское расследование происшествия с газовой турбиной [1]», Джон Моллой, M&M Engineering
• «Производительность газовой турбины, 2-е издание» Филипа Уолша и Пола Флетчера, Wiley-Blackwell, 2004, ISBN 978-0-632-06434-2 http://eu. wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-063206434X. html

Внешние ссылки

• Применение газовых турбин в военной технике на ДМОЗ
• «Новая эра силы крутить колеса» Popular Science , декабрь 1939 г., ранняя статья о работе газотурбинных электростанций, чертежи в разрезе
• Технологическая скорость гражданских реактивных двигателей
• Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института
• Исследование микротурбин Массачусетского технологического института
• Путеводитель по распределенным источникам энергии в Калифорнии — микротурбинные генераторы
• Введение в принцип работы газовой турбины с сайта «how stuffworks.com»
• «Симулятор газовой турбины самолета для интерактивного обучения»

На этой странице используется лицензионный контент Creative Commons из Википедии (просмотр авторов). Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены