Возможен также реактивный привод несущего винта. При этом окружное усилие прикладывается непосредственно к лопастям несущего винта без применения тяжёлой и сложной механической трансмиссии. Окружное усилие создаётся или автономными реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта, или истечением газа (сжатого воздуха) из сопловых отверстий, расположенных на концах лопастей. Экономичность реактивного привода ниже механического. Из реактивных приводов наиболее экономичным является привод с турбореактивными двигателями на лопастях винта, однако из-за сложности конструкции он не получил практического применения.
Лит.: Силовые установки вертолетов. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1959; Вертолетные газотурбинные двигатели. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1966.
Г. Н. Леонов.
Схема вертолётного турбовинтового двигателя со свободной турбиной: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина для привода компрессора; 4 — свободная турбина.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
вертолётный — см. вертолёт; ая, ое. Вертолётный двигатель. В ая площадка … Словарь многих выражений
вертолётный — ая, ое. прил. к вертолет. Вертолетный двигатель … Малый академический словарь
Вертолёт — летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлётом и посадкой, подъёмная сила в котором создаётся одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово «вертолёт» введено вместо иностранного «геликоптер». В. взлетает… … Большая советская энциклопедия
вертолёт — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила и тяга для горизонтального полёта создаются одним или двумя т. н. несущими винтами. Вертолёт может взлетать вертикально с места без разбега и садиться без пробежки, он может… … Энциклопедия техники
вертолёт — а; м. Летательный аппарат тяжелее воздуха, с вертикальным взлётом и посадкой, подъёмная сила которого создаётся горизонтальными несущими винтами; геликоптер. Грузовой, военный, санитарный в. Одновинтовой в. ◁ Вертолётный, ая, ое. В. двигатель. В… … Энциклопедический словарь
вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… … Энциклопедия «Авиация»
вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… … Энциклопедия «Авиация»
Специальный лётный отряд «Россия» — ИКАО RSD Позывной State Aero Дата основания 1956 … Википедия
Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД) тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… … Википедия
Комбинированный вертолёт — Винтокрыл аэродинамический летательный аппарат, способный к вертикальному взлёту и посадке, в котором подъёмная сила создаётся комбинированной несущей системой, состоящей из одного или двух несущих винтов и крыла. Представляет собой комбинацию… … Википедия
dic.academic.ru
Авиационный двигатель, предназначенный для привода одного или нескольких несущих винтов вертолёта. В. д. могут быть поршневыми (см. Двигатель внутреннего сгорания) и воздушно-реактивными двигателями (См. Воздушно-реактивный двигатель). Возможно использование ракетных двигателей как дополнительных для кратковременного увеличения мощности при взлёте и посадке вертолёта.
На некоторых вертолётах применяли самолётные турбовинтовые двигатели (См. Турбовинтовой двигатель) одновальной схемы, которые вытесняются, особенно на многодвигательных вертолётах, двухвальными турбовинтовыми двигателями с так называемой свободной турбиной (рис.). В таких двигателях турбокомпрессор не имеет механической связи с несущим винтом. Применение двухвального двигателя повышает эффективность использования силовой установки вертолёта, которая, независимо от частоты вращения турбокомпрессора, устанавливает наивыгоднейшую для каждого режима полёта частоту вращения несущего винта. Двухвальные двигатели со свободной турбиной обеспечивают более высокую надёжность работы силовой установки.
Возможен также реактивный привод несущего винта. При этом окружное усилие прикладывается непосредственно к лопастям несущего винта без применения тяжёлой и сложной механической трансмиссии. Окружное усилие создаётся или автономными реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта, или истечением газа (сжатого воздуха) из сопловых отверстий, расположенных на концах лопастей. Экономичность реактивного привода ниже механического. Из реактивных приводов наиболее экономичным является привод с турбореактивными двигателями на лопастях винта, однако из-за сложности конструкции он не получил практического применения.
Лит.: Силовые установки вертолетов. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1959; Вертолетные газотурбинные двигатели. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1966.
Г. Н. Леонов.
Схема вертолётного турбовинтового двигателя со свободной турбиной: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина для привода компрессора; 4 — свободная турбина.
Поделитесь на страничкеslovar.wikireading.ru
Василий Сычёв
Петербургская компания «ОДК-Климов» занялась разработкой нового двигателя для перспективных российских вертолетов. Как сообщает АвиаПорт, научно-исследовательские работы по проекту новой силовой установки уже завершены. Разработчики также сформировали концепцию нового двигателя.
В настоящее время российские вертолеты выполняют полеты с помощью турбовальных двигателей ТВ3-117 украинского производства, ВК-2500, созданных «Климовым» на базе ТВ3-117, а также российских ТВ7-117В, разработанных на базе самолетных турбовинтовых ТВ-7-117СМ для региональных самолетов Ил-114.
В частности, двигатели ВК-2500 устанавливаются на многоцелевые вертолеты Ми-8, Ми-17/171, ударные Ми-28Н, транспортно-боевые Ми-24 и Ми-35, а также корабельные Ка-27, Ка-29, Ка-31 и транспортные Ка-32. Силовые установки ТВ7-117В должны стать штатными для перспективных многоцелевых вертолетов Ми-38.
В новом двигателе для перспективных вертолетов планируется использовать некоторые новые технические решения. В частности, в конструкции силовой установки будут применяться неметаллические материалы, которые прежде в российских двигателях не использовались. Другие подробности о проекте, получившем обозначение ПДВ (перспективный двигатель для вертолета), не раскрываются.
Вероятно, в конструкции новой силовой установке в качестве неметаллических материалов могут быть использованы керамические матричные композиты. Такие материалы в новых двигателях для вертолетов, например, планируют использовать американские компании Honeywell и GE Aviation.
Керамические матричные композиты позволяют расширить некоторые эксплуатационные параметры деталей двигателей, особенно в части температурного режима. Они же позволяют снизить общую массу силовой установки.
Между тем, «ОДК-Климов» занимается разработкой нового турбовального двигателя ВК-2500М. Его можно будет устанавливать на новые вертолеты, а также на старые машины в рамках программы модернизации. Такой двигатель, в частности, планируется установить на перспективный скоростной вертолет, разработка которого ведется для Министерства обороны России.
По заявлению разработчиков, в ВК-2500М не будет практически ничего общего с двигателями серии ВК-2500. Он будет выполнен модульным с возможностью быстрой замены узлов в случае модернизации или ремонта. Использование новых материалов позволит добиться снижения массы при высокой мощности силовой установки.
Кроме того, ВК-2500М будет более надежным по сравнению со многими другими вертолетными двигателями. Эта силовая установка будет допускать эксплуатацию по фактическому состоянию, а не по ресурсу, как у большинства современных двигателей.
Как ожидается, новый модульный двигатель будет оснащен и электронно-цифровой системой управления с полной ответственностью (FADEC). Такая система позволяет существенно облегчить управление вертолетом благодаря тому, что она полностью отвечает за регулирование впрыска топлива, подачу воздуха, зажигание и управление некоторыми другими параметрами работы силовой установки.
Василий Сычёв
nplus1.ru
Вертолётный дви́гатель
Авиационный двигатель, предназначенный для привода одного или нескольких несущих винтов вертолёта. В. д. могут быть поршневыми (см. Двигатель внутреннего сгорания) и воздушно-реактивными двигателями (См. Воздушно-реактивный двигатель). Возможно использование ракетных двигателей как дополнительных для кратковременного увеличения мощности при взлёте и посадке вертолёта.
На некоторых вертолётах применяли самолётные турбовинтовые двигатели (См. Турбовинтовой двигатель) одновальной схемы, которые вытесняются, особенно на многодвигательных вертолётах, двухвальными турбовинтовыми двигателями с так называемой свободной турбиной (рис.). В таких двигателях турбокомпрессор не имеет механической связи с несущим винтом. Применение двухвального двигателя повышает эффективность использования силовой установки вертолёта, которая, независимо от частоты вращения турбокомпрессора, устанавливает наивыгоднейшую для каждого режима полёта частоту вращения несущего винта. Двухвальные двигатели со свободной турбиной обеспечивают более высокую надёжность работы силовой установки.
Возможен также реактивный привод несущего винта. При этом окружное усилие прикладывается непосредственно к лопастям несущего винта без применения тяжёлой и сложной механической трансмиссии. Окружное усилие создаётся или автономными реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта, или истечением газа (сжатого воздуха) из сопловых отверстий, расположенных на концах лопастей. Экономичность реактивного привода ниже механического. Из реактивных приводов наиболее экономичным является привод с турбореактивными двигателями на лопастях винта, однако из-за сложности конструкции он не получил практического применения.
Лит.: Силовые установки вертолетов. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1959; Вертолетные газотурбинные двигатели. Сб. ст., под ред. М. М. Масленникова, М., 1966.
Г. Н. Леонов.
Схема вертолётного турбовинтового двигателя со свободной турбиной: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина для привода компрессора; 4 — свободная турбина.
Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.megufo.me
Вертолет Leonardo Helicopters AW189, планируемый к оснащению новым вертолетным турбовальным двигателем Safran Aneto-1К (с) Leonardo Helicopters
Aneto — новая линейка двигателей, которую Safran разработала с учетом опыта, полученного во время совместного с Rolls-Royce производства моторов RTM 322. Производитель также учел наработки, полученные во время исследований по программе Tech 3000. Силовая установка будет применяться на вертолетах массой 8–15 т.
Более мощные версии Aneto появятся позднее. Двигатели мощностью от 3 тыс. л. с., которые получат обозначение -3, скорее всего, появятся в начале 2020-х гг.
По утверждению Safran, новые моторы будут выдавать на 25% больше мощности в сравнении с похожими двигателями того же объема. Они также будут на 15% экономичнее по сравнению с существующими установками.
"Эти двигатели будут отчасти унифицированным: общими будут некоторые характеристики, узлы и компоненты, — говорит вице-президент Safran Флоран Шованси, отвечающий за программы по созданию двигателей для тяжелых вертолетов. — Но мы будем последовательно внедрять новые технологии и элементы, чтобы достичь отметки в 3000 л. с.".
Параллельно продолжится разработка Tech 3000. Созданные в рамках этой программы узлы будут использоваться для разработки более мощных двигателей. При этом, несмотря на схожесть архитектуры Aneto-1K и RTM 322, у них нет общих частей. Более мощные версии двигателей будут оснащены новым компрессором и получат новую горячую часть.
Safran также внедряет новые производственные процессы. Так, система впускных направляющих лопаток и вращающиеся камеры сгорания включают в себя части, произведенные при помощи аддитивных технологий.
Двигатель был разработан с прицелом на использование в гибридных и распределенных силовых установках. Safran совместно с Airbus продолжают изучать возможности экорежима, который предусматривает выключение в крейсерском полете одного из двух моторов. Если оставшемуся двигателю понадобится дополнительная мощность, его будут раскручивать высоковольтные электромоторы.
Leonardo планирует предлагать двигатели Aneto наряду с существующими General Electric CT7.
В целом производитель избегал установки на свои коммерческие модели более чем одного типа двигателей, хотя легкие двухдвигательные вертолеты AW109 поставляются с двумя типами моторов — от Pratt & Whitney и Safran. Установка двигателей Aneto потребует внесения небольших изменений в верхнюю часть корпуса вертолета и капотов двигателей.
"Новый двигатель прекрасно подходит для данного вертолета", — говорит Шованси. По его словам, мотор улучшит характеристики вертолета на жаре и в условиях высокогорья, расширит сферы его применения и улучшит потенциал развития.
Двигатель Aneto не подпадает под действие американских правил международной торговли оружием, что делает его привлекательной силовой установкой для вертолета AW149 (военная модификация AW189), экспортные поставки которой планируется расширить. В рамках этого проекта производитель работает над перспективным ударным вертолетом, который будет использовать динамические системы от AW149. Возможно, в этой программе используют Aneto.
В Leonardo говорят, что разработка нового или альтернативного двигателя для AW149 "не является приоритетом", но интеграция Aneto возможна.
Новый вертолетный турбовальный двигатель Safran Aneto-1К (с) Safran Helicopters
bmpd.livejournal.com
Перспективные двигатели для вертолетов
Несмотря на последствия финансового кризиса, мировая вертолетостроительная отрасль в последние годы переживает расцвет. Традиционные производители наращивают объемы выпуска, а страны, интенсивно развивающие свою авиапромышленность, такие, как Индия, Китай и другие, активно создают собственные модели вертолетов.
По прогнозам компании Rolls-Royce, емкость мирового рынка только гражданских вертолетов на ближайшие 10 лет оценивается в 10300 машин общей стоимостью 38 млрд. долларов, из которых доля производителей двигателей составит 4,2 млрд. дол. Наиболее востребованными станут вертолеты легкого класса с газотурбинными двигателями, более дешевые по цене и по стоимости эксплуатации, чем тяжелые.
В прошедшем 2009 году предприятия холдинга «Вертолеты России» выпустили для российских и иностранных заказчиков 183 военных и гражданских вертолета (на 14 машин больше, чем в 2008 году). Подавляющее большинство этих вертолетов укомплектованы маршевыми и вспомогательными двигателями производства ОАО «Мотор Сич» или двигателями, собранными петербургским ОАО «Климов» из деталей и узлов, изготовленных на нашем предприятии.
Сегодня в рамках корпорации «НПО «А. Ивченко», объединяющей ОАО «Мотор Сич» и ГП «Ивченко-Прогресс», предприятие производит, разрабатывает самостоятельно или участвует в создании совместно с ГП «Ивченко-Прогресс» широкой гаммы вертолетных турбовальных двигателей мощностью на взлетном режиме от 400 до 11650 л.с.
Наш самый маленький вертолетный двигатель – это АИ-450, создаваемый совместно с ГП «Ивченко-Прогресс». В различных своих модификациях он может обеспечить мощность на взлетном режиме от 400 до 600 л.с. Модификация АИ-450М предназначена для ремоторизации ранее выпущенных вертолетов Ми-2, где она заменит двигатель ГТД-350.
По двигателю АИ-450М оформлено совместное решение между ОАО «Мотор Сич», ОАО «ВМЗ им. М.Л. Миля», ГП «Ивченко- Прогресс» и ОАО «Роствертол» о создании двигателя, изготовлении его опытной партии, а также о серийном производстве для вертолетов типа Ми-2М. Изготовлен макет двигателя АИ-450М, выполнено макетирование на вертолете, изготовлены четыре опытных образца, проводятся стендовые испытания опытных двигателей, два двигателя готовятся к отправке на ОАО «Роствертол» для установки на вертолет и проведения летных испытаний. На ОАО «Мотор Сич» надеются, что наличие в мире большого парка вертолетов Ми-2, значительную часть из которых будет экономически выгодно ремоторизировать, открывает хорошие перспективы производства АИ-450М.
СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫЕ И РЕМОНТИРУЕМЫЕ ДВИГАТЕЛИ
ПРОЕКТЫ НОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Учитывая изменение конъюнктуры мирового вертолетного рынка, ОАО «Мотор Сич» ведет работы по созданию семейства двигателей нового поколения МС-500В в классе мощности 600-1000 л.с. для применения в двух- и однодвигательных маршевых силовых установках вертолетов малой и средней грузоподъемности. В августе 2009 года состоялась премьера этого двигателя на международном салоне МАКС-2009, где он вызвал интерес у представителей российских и зарубежных вертолетостроительных компаний.
Лидерным образцом модельного ряда МС-500В станет двигатель взлетной мощностью 630 л.с., разрабатываемый по техническому заданию ОАО «Казанский вертолетный завод» для вертолета типа «Ансат». Двигатель будет серийно производиться в кооперации с ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение». Необходимо отметить, что Правительство Республики Татарстан оказывает большую поддержку в реализации этой перспективной программы.
Сейчас ведутся стендовая отработка газодинамических параметров и доводочные работы на газогенераторах и полноразмерных двигателях. На ОАО «Мотор Сич» изготовлен также ряд специальных стендов для поузловой доводки и обеспечения проведения сертификационных работ. В настоящее время в мировой практике широко применяется принцип создания семейства двигателей на основе базового газогенератора, позволяющий создавать двигатели в более короткие сроки и при меньших затратах.
Двигатели МС-500В и АИ-450 имеют модульную конструкцию, что дает возможность на базе их газогенераторов создавать другие перспективные двигатели: турбовинтовые и двухконтурные двигатели для небольших административных самолетов и самолетов авиации общего назначения, вспомогательные двигатели, газотурбинные приводы и т.п. В настоящее время мы продолжаем выпускать и ремонтировать различные модификации двигателей-бестселлеров семейства ТВ3-117В, в том числе и ВК-2500.
С целью повышения летно-технических характеристик вертолетов и их боевой эффективности при эксплуатации в высокогорных районах стран с жарким климатом на ОАО «Мотор Сич» создан новый вертолетный двигатель ТВ3-117ВМА-СБМ1В. По своим характеристикам двигатель соответствует современным техническим требованиям и имеет сертификат типа №СТ 267-АМД, выданный 5 сентября 2007 года Авиационным регистром Межгосударственного авиационного комитета (АР МАК).
Двигатель разработан на базе серийного турбовинтового двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 с использованием его газогенератора и свободной турбины. При разработке вертолетного двигателя внедрены конструктивные решения, направленные на обеспечение более высоких параметров и ресурсов, которые были отработаны на двигателе-прототипе. Так, применение турбины компрессора с двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 позволило исключить использование имеющих ограничение по ресурсу покрывающих дисков, применяемых в двигателях семейства ТВ3-117В, в том числе и ВК-2500.
Эти конструктивные решения позволяют установить двигателю ТВ3-117ВМА- СБМ1В ресурсы до первого капитального ремонта и межремонтный – 4000 часов/ циклов и назначенный ресурс – 12000 часов/циклов. Двигатель ТВ3-117ВМА-СБМ1В имеет такие же массово-габаритные характеристики и присоединительные размеры, что и двигатели, находящиеся в эксплуатации на вертолетах «Ми» и «Ка».
Система автоматического управления (САУ) двигателя отличается от применяемой на двигателях семейства ТВ3-117В незначительными изменениями, не требующими доработки бортовых систем вертолета, и позволяет, в зависимости от типа вертолета, настраивать значение взлетной мощности в диапазоне от 2000 л.с. (поддерживается до 51°С) до 2500 л.с. (поддерживается до 35°С). При одном неработающем двигателе предусмотрены режимы 2,5-минутной мощности, равной 2800 л.с., и режим 30-минутной мощности, равной мощности взлетного режима. 16 сентября 2009 года АР МАК выдал дополнение к Сертификату типа СТ 267-АМД/Д-02 на введение режима продолжительной взлетной мощности, предусматривающего при необходимости непрерывное использование взлетного режима до 30 минут с целью сокращения времени набора высоты вертолетом.
Для применения в проектах новых вертолетов разрабатывается модификация двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В серии 1 с САУ типа FADEC. Использование этой САУ приведет к дальнейшему улучшению характеристик двигателя вертолета. Более высокие характеристики по поддержанию взлетной мощности по температуре наружного воздуха и высотности запуска, заложенные при создании двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В, были подтверждены при проведении комплекса испытаний в термобарокамере ФГУП «ЦИАМ имени П.И. Баранова». Во время испытания двигатель обеспечил устойчивый запуск до высоты 6000 метров и устойчивую работу на высоте 9000 метров во всем диапазоне возможных температур наружного воздуха.
При проведении на Конотопском авиаремонтном заводе «Авиакон» совместно с Государственным научно-испытательным центром Вооруженных сил Украины (г. Феодосия) испытаний вертолета Ми-24 с двигателями ТВ3-117ВМА-СБМ1В было установлено, что с новыми двигателями вертолет выходит на статический потолок 5 км за 7 минут, в то время как со старыми двигателями он поднимался на эту высоту за 25 минут.
Сейчас на «Авиаконе» начаты испытания вертолета Ми-8МТ с двигателями ТВ3-117ВМА-СБМ1В. Первые результаты обнадеживают: 19 мая этот вертолет поднялся на рекордную для Ми-8МТ высоту полета 8,1 км. Таким образом, установка двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1В при незначительных затратах дает возможность существенно улучшить характеристики новых и ранее выпущенных вертолетов, особенно при их эксплуатации в условиях высокогорья и жаркого климата, а также повысить полезную нагрузку и обеспечить высокую безопасность завершения полета при эксплуатационном повреждении одного из двигателей. В 2009 году после успешных Государственных испытаний двигатель ТВ3-117ВМА-СБМ1В и вертолет Ми-24 с ним приняты на вооружение МО Украины.
Посещение советником Премьер-министра Республики Татарстан Н.Т. Киреевым стенда по испытанию двигателя МС-500В
Сегодня на ГП «Ивченко-Прогресс» начаты работы над проектом двигателя АИ-8000В, который будет реализован при участии ОАО «Мотор Сич». Этот двигатель имеет мощность на взлетном режиме 8250 л.с., а на чрезвычайном режиме – 9300 л.с. Двигатель предназначен для установки на тяжелые транспортные и многоцелевые вертолеты типа Ми-46. АИ-8000В создан на базе газогенератора двухконтурного двигателя АИ-222-25.
Как было упомянуто ранее, самым большим вертолетным двигателем производства ОАО «Мотор Сич» является двигатель Д-136. Он обеспечивает мощность на максимальном взлетном режиме 11400 л.с. (при ^=15"С) и по этому параметру не имеет конкурентов в мире. Д-136 эксплуатируется на самых грузоподъемных в мире вертолетах Ми-26ТС.
В настоящее время конструкторами ГП «Ивченко-Прогресс» разрабатывается проект модернизации двигателя Д-136. Новый двигатель получил обозначение Д-136 серии 2 и будет обеспечивать мощность на максимальном взлетном режиме 11650 л.с. и ее поддержание до tH =50 °С. Введен также чрезвычайный режим с мощностью 12500 л.с. Д-136 серии 2 предназначен для использования в проекте модернизации вертолетов Ми-26Т и в проектах создания новых тяжелых вертолетов.
Большая номенклатура выпускаемых и перспективных вертолетных двигателей корпорации «НПО «А. Ивченко», объединяющей ГП «Ивченко-Прогресс» и ОАО «Мотор Сич», позволяет реализовать практически любой проект создания нового вертолета или ремоторизации находящихся в эксплуатации вертолетов, выпускаемых предприятиями Российской Федерации.
ОАО «Мотор Сич»
librolife.ru
В распоряжении конструктора вертолета имеются два основных типа двигателей – газотурбинные (ГТД) и поршневые (ПД). Технический облик двигателей определяется довольно широким спектром характеристик. Одни лучше у ГТД, другие – у ПД.
Если оставить в стороне проблему безопасности полета, то первое, что нужно создателю летательного аппарата от двигателя – больше мощности при возможно меньшем весе. Если в этом отношении не будут выполнены некоторые минимальные условия, станет невозможным само существование ЛА, он просто не поднимется в воздух. Соотношение между мощностью двигателя и его массой, критерий q (равный N/M, где N – мощность двигателя, M – его масса), называется «удельной мощностью». У парового двигателя, который был установлен на экспериментальную модель геликоптера Д'Амекура (модель при испытаниях облегчалась на четверть веса), значение q не превышало 0,05 л.с./кг. Энергетический барьер удалось преодолеть французскому изобретателю и промышленнику Клементу Адеру, установившему на свой летательный аппарат «Эол» паровую машину мощностью 20 л.с (q = 0,34 л.с./кг). Самолет «Флайер-1» братьев Райт был оснащен двигателем внутреннего сгоранием мощностью 12,2 л.с. (q = 0,16 л.с./кг). Геликоптер, который, как известно, еще тяжелее воздуха, чем самолет, смог оторваться от грешной земли с 24-сильным мотором «Анзани», удельная мощность которого составляла 0,41 л.с./кг (интересно, что этот мотор, массой 65 кг, имел 26-и килограммовый маховик; в 1909 году он стоил 3000 франков – тогдашняя полуторогодовая зарплата квалифицированного рабочего).Поршневые моторы интенсивно совершенствовались, становились все мощнее. В начале 50-х на самолетах Lockheed Super Constellation были установлены четыре 18-цилиндровые мотора Wright Cyclone Turbo Compound R-3350 с взлетной мощностью каждого до 3750 л.с.В начальной стадии эксплуатации моторы не могли похвастаться удобством технического обслуживания и надежностью. Из-за многочислен-ных случаев остановок двигателя в полете Super Constellation получил сомнительное прозвище «самого надежного четырехмоторного трехмоторника».Со временем детские болезни многосильного гиганта удалось излечить. Упростили техобслуживание, повысили долговечность узлов, среднее время между ремонтами довели до 3500 часов. Удалось достигнуть рекордной удельной мощности двигателя – до значения 2,7 л.с./кг. Поршневые моторы окучили практически весь диапазон потребных для воздушных судов мощностей.Однако, применительно к использованию на самолете у поршневого двигателя остается не самое выгодное свойство – мотор непосредственно не создает нужной самолету тяги, только мощность, которая должна быть пере-дана воздушному винту. Тормозящий эффект этого свойства тем сильнее, чем выше скоростные аппетиты. В сороковых годах ХХ века самолеты уперлись в скоростной потолок, определяемый возможностями воздушного вин-та. Авиационный мир забеременел реактивной тягой.27 августа 1939 года в свой первый полет ушел самолет немецкого ве-терана авиастроения Эрнста Хейнкеля (24.01.1888 – 30.01. 1958) Heinkel Не 178, на котором был установлен турбореактивный двигатель, разработанный немецким инженером Пабстом фон Охайном. Спустя несколько дней началась вторая мировая война. Реактивную идею применил и развил авиаконструктор Эмиль Мессершмитт. Разработанный им самолет Me.262 с ТРД BMW-003 совершил первый полет 25 марта 1942 года. Истребитель развивал скорость полета свыше 800 км/ч, на 200-300 км/ч больше находившихся тогда в эксплуатации боевых самолетов с поршневыми моторами. В 1944 году началось серийная постройка машин, которым по требованию Гитлера присвоили статус истребителей-бомбардировщиков. На строительство заводов для массового производства Me.262 нацисты согнали сотни тысяч чело-век. «Чудо» оружие не успело сыграть существенную роль в боевых действиях – война, к счастью, вскоре закончилась.Реактивная турбина вместо конгломерата сложных механических узлов групп – это круто. Из поршневого двигателя, с его несколькими цилиндрами, поршнями, коленчатым валом, маховиком для смягчения неравномерности хода и уменьшения вибраций, взят один цилиндр – в нем взрывается топливная смесь и образуется тяга. Циклическое возвратно поступательное движение, преобразование его во вращательное для привода пропеллера – теперь все это лишнее, создается пропульсивная тяга, тяга, тяга, ничего кроме тяги. Правда, оказалось все не так уж слишком просто. Появились агрегаты, которым нужна мощность, для лучшего КПД пришлось устанавливать турбокомпрессоры, блок турбин с охлаждаемыми лопатками, оснащать камеру сгорания многочисленными форсунками и т.д. и т.п.Для летательных аппаратов в зависимости от их назначения разработаны различные типы реактивных двигателей – воздушно-реактивные (ВРД), в которых источником пропульсивной тяги служит выхлоп газов; турбовинтовые (ТВД), в которых выхлоп газа играет малую роль, а 85-90% пропульсивной силы дает винт, приводимый во вращение валом турбокомпрессора; турбовальные (ТВаД) со свободной турбиной, передающей всю полезную мощность потребителю.ТВаД появились в конце 50-х годов ХХ века и сразу привлекли внимание вертолетчиков. В двигателе два модуля – на вале одного установлен турбокомпрессор с турбиной (или с блоком турбин), на вале другого установлена свободная турбина (или блок турбин). Между модулем турбокомпрессора и модулем свободной турбины нет жесткой механической связи – есть толь-ко газодинамическая, и оба модуля, таким образом, могут функционировать в оптимальных для себя условиях. Этим, в частности, решается проблема за-пуска двигателя в случае, когда свободная турбина приводит в действие не-сущий винт вертолета. Раскрутка турбокомпрессора происходит довольно быстро; такая динамика на вертолете с одновальным ГТД приводила бы к недопустимым перегрузкам несущего винта и трансмиссии.
Развитие ГТД, в том числе ТВаД, сопровождалось и сопровождается повышением значений удельной мощности: от 1-2 до 8-11 л.с./кг. Но, как известно, бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Всем хорош ГТД, только он на порядок дороже ПД. Поэтому, несмотря на впечатляющие технические преимущества ГТД, вертолеты с ПД, такие, как Робинсон R 22, R 44, продолжают выпускаться, демонстрируя при этом хороший коммерческий результат. Экономический фактор становится одним из важнейших при выборе типа и марки двигателя для летательного аппарата. Вновь образуется святая троица, три составные части мотороздания, три кита, на которых держится авиационный двигатель: удельная мощность, экономичность, надежность.Надежность двигателя – предмет особый, связанный с безопасностью полета летательного аппарата. В начале ХХ века, как выразился один историк авиации, самолеты летали постольку, поскольку им это позволяли моторы. Поломкой мотора заканчивался едва ли не каждый второй-третий полет. Сейчас отказы, приводящие к выключению двигателя в полете – события крайне редкие, случаются, обычно, не чаще, чем один раз за 100000 часов полета. В рамках настоящего анализа будем полагать, что все сертифицированные двигатели удовлетворяют минимальным требованиям Норм летной годности и, в части отказобезопасности, одинаково пригодны для использования на ЛА. Из-за отсутствия достоверных данных не будем учитывать влияние на экономику двигателя не плановых расходов (расходов на досрочные съемы и ремонты.Двигатель дает возможность вертолету выполнять полезную, оплачи-ваемую согласно тарифу работу, но не за бесплатно. Для начала, мотор нужно купить – одна из основных статей затрат. Мотор требует содержания и ухода: как и лошадь, его нужно кормить, хотя бы не сеном, но хорошим авиационным бензином или керосином; лошадь требует периодической чистки, лечения, смены подков. То же и двигатель – периодические регламентные работы, ремонты. Обычно такие затраты оцениваются ценой летного часа. На коммерческую полезность двигателя влияет также величина его массы, поскольку на соответствующую величину уменьшается полезная, оплачиваемая при перевозке масса вертолета. В качестве коммерческого критерия предлагается использовать показатель в виде условной цены использования 1 кг двигателя (Ц и.д.):Ц и.д. = Ц л.ч. + Ц у.в., гдеЦ л.ч –цена летного часа эксплуатации двигателя — $/час полета,Ц у.в. – цена упущенной выгоды за час полета, определяемая произве-дением массы двигателя на значение тарифа (цены перевозки вертолетом 1кг коммерческого груза за час полета) — $/час полета.Экономическая эффективность двигателя тем выше, чем ниже показатель Ц и.д.
y-savinskiy.ru
