Как работает турбореактивный двигатель / Хабр

Введение

Приветствую, ХАБРчане. Пришла мне в голову идея создать турбореактивный мотоцикл. И, естественно, пришлось собирать техническую информацию и во всём разбираться. Но простого объяснения принципа работы такого двигателя я не нашёл. Везде рассказывается сложным техническим языком, зачастую понятным только инженеру. И я решил попробовать рассказать по-простому так, чтобы понял и инженер, и ребёнок.

Физический принцип

Чтобы объяснить, на каком принципе работает турбореактивный двигатель, рассмотрим следующий пример.

Давайте представим, что мы взяли обычный домашний вентилятор. Включив его в розетку, мы увидим, что электрический двигатель будет раскручивать крыльчатку вентилятора и она начнёт создавать тот самый поток воздуха, который мы так любим в сильную жару. А теперь давайте поставим второй вентилятор напротив первого.

Тогда поток ветра с первого вентилятора будет вращать крыльчатку второго (не подключённого к сети) вентилятора, и если на второй вентилятор вместо двигателя мы установим электрогенератор, то он, разумеется, будет вырабатывать электричество. Получится как бы ветряной генератор. И тут сама собой напрашивается идея соединить эти два вентилятора проводами, то есть запитать первый вентилятор от генератора. Получится так называемая замкнутая система. Генератор вырабатывает электричество для двигателя, а двигатель вырабатывает ветер для генератора.

Замкнутая система

Получается, как бы вечный двигатель. Но сразу спешу огорчить, что вечного двигателя на самом деле не получится, так как и у крыльчаток, и у двигателя, и у генератора есть какой‑то свой коэффициент полезного действия (КПД). И, к сожалению, он почти всегда меньше единицы, ибо в этой замкнутой системе много потерь. В итоге эта связь двух вентиляторов будет иметь затухающий характер. Но люди придумали следующее: они расположили между этими двумя вентиляторами огонь.

Поскольку при сжигании керосина происходит расширение газов примерно в 27 раз, к тому же эти выхлопные газы будут изрядно разогреты, а значит дополнительно увеличены в объёме, то на второй вентилятор будет приходить намного больше энергии, чем тратит первый вентилятор.

И в таком случае мы действительно можем соединить оба вентилятора проводом, и эта система будет работать. Тогда наш генератор (вентилятор № 2) будет вырабатывать электричество с избытком, даже больше, чем потребуется для вращения первого вентилятора. И тут возникает вопрос: а зачем нам вообще нужен генератор, двигатель, провода, когда можно просто взять две крыльчатки и просто закрепить их на один общий вал, тем самым избавиться от преобразования в электричество и исключить тяжёлые дорогие агрегаты? В такой схеме механизм упрощён до максимума, а его эффективность будет даже выше, так как исключены лишние преобразования энергии в электричество и обратно.

Вот на таком простом принципе и работают все турбореактивные двигатели.

Турбокомпрессор

Первый вентилятор (нагнетающий воздух) называется турбокомпрессором и порой состоит из десятка последовательно расположенных крыльчаток для создания необходимого давления. А второй вентилятор называется силовой турбиной. Силовой, потому что она и вращает этот самый турбокомпрессор. В итоге эта система вращающихся крыльчаток раскручивается до огромных скоростей: 100 и даже 200 тысяч оборотов в минуту в зависимости от размеров турбины. В результате этого выходящие потоки воздуха и выхлопных газов двигаются с такой скоростью, что формируют реактивную струю такой силы, что этого достаточно, чтобы толкать самолёт.

Применение

 Применение этой турбинной системы не ограничивается одними только самолётами. С вала турбины можно отбирать механическую энергию (турбовальная схема) и вращать генератор, который будет питать целый город. Поэтому такая технология ГТУ (газотурбинная установка) широко используется на электростанциях, а также различных перекачивающих нагнетающих компрессорах и даже на некоторых танках.

Из плюсов подобных силовых установок можно отметить большую мощность при малых размерах и весе, поэтому подобные реактивные двигатели так полюбились в авиации. Но есть у них и минусы: большой расход топлива (относительно ДВС) и огромная стоимость. Так что вряд ли вы когда-то увидите реактивный трактор или автобус.

Заключение

На мой взгляд, турбореактивный двигатель (ТРД) лучше всего подойдёт для создания будущего реактивного мотоцикла. И, кстати, работа по конструированию такого двигателя уже началась. Как и в предыдущих моих проектах, мне интересно поделиться процессом создания этого реактивного ЧУДОвища. Поэтому, будет сделана серия коротких видео, где я всё подробно рассказываю, показываю и объясняю с применением самодельных объясняющих анимаций.

Первый выпуск, в котором описывается принцип работы реактивного двигателя, можно посмотреть здесь:

Турбореактивный мотоцикл. 1 серия

Автор: Лёха Романтик

10 самых быстрых самолетов с двумя турбовинтовыми двигателями

Они были и остаются на протяжении многих лет вершиной частной авиации, а также надежными авиаторами в небе.  Сдвоенные турбовинтовые двигатели — это классные, надежные и, что самое главное, быстрые. При этом они намного более экономичны, чем их современные конкуренты, реактивные самолеты.

Самолеты с двумя турбовинтовыми двигателями легко узнать по их уникальной конструкции, которая, как следует из названия, имеет два гребных винта, обычно расположенных по бокам фюзеляжа самолета. С их легко узнаваемой природой неудивительно, что многие парные турбовинтовые двигатели имеют еще одну отличительную особенность: молниеносная скорость.

Захватывающий мир авиации делает еще интереснее и разнообразнее двухтурбовинтовые самолеты. Эти самолеты используются в приложениях от коммерческих рейсов до комфортабельного частного транспорта.

Насколько быстро летают двухмоторные турбовинтовые двигатели? Самолеты, попавшие в этот список самых быстрых двухвинтовых самолетов, способны развивать максимальную скорость от 268 узлов (495 км в час) до 402 узлов (745 км в час). Не все близнецы смогут достичь этих скоростей, хотя интересно, что некоторые турбовинтовые самолеты с одним двигателем могут развивать даже более высокие скорости, чем некоторые двухдвигательные турбовинтовые.

Несмотря на все различные варианты сдвоенных турбовинтовых двигателей, одно качество можно последовательно измерить по всем направлениям: скорость. Быстрые самолеты впечатляют, и смотреть на них интересно, так что вот самые быстрые двухдвигательные турбовинтовые самолеты в мире.

10. Cessna 425 Corsair (495 км / ч)

Cessna 425 Corsair используется в основном для частных перелетов, построенный в 1980-х годах, этот комфортабельный самолет, как сообщается, мог разместить двух членов экипажа и от четырех до шести пассажиров. Те, кто знаком с ним, охарактеризовали его как самолет с большими окнами и удобными креслами.

Corsair был ранним утилитарным примером турбовинтового самолета, но он проложил путь для усовершенствований самолетов, представленных выше в этом списке, включая Cessna 441 Conquest II. Платформа Corsair послужила трамплином для создания более совершенных и продаваемых турбовинтовых самолетов Cessna.

Несмотря на свою основополагающую роль в разработке турбовинтовых самолетов Cessna, этот самолет не был медлительным.  Завершает его длинный список преимуществ, максимальная скорость — 268 узлов (495 км в час). Нет никаких сомнений в том, что этот самолет мог быстро и стильно разносить своих VIP-пассажиров.

9. Saab 340 (500 км / ч)

Saab 340 — это коммерческий самолет, который используется в нескольких местных и региональных авиалиниях по всему миру, быстро демонстрируя широкий спектр применения сдвоенных турбовинтовых двигателей. Эти самолеты сочетают более высокую пассажировместимость с экономией топлива турбовинтового двигателя по сравнению с реактивным двигателем, что делает их популярным выбором.

Если предположить, что вы сядете в самолет и взлетите без промедления, вы быстро обнаружите, что этот скромный пригородный самолет способен лететь со скромной скоростью 271 узел (500 км в час). Помимо пассажирских, есть и грузовые версии.

8. ATR 72 (515 км / ч)

ATR 72 несет в себе факел более крупных турбовинтовых самолетов, будучи даже больше, чем Saab 340. Однако, как и Saab, он также является ближнемагистральным региональным пассажирским самолетом, который также был доступен в грузовых вариантах.  Этот сравнительно большой самолет может вместить от 72 до 78 пассажиров.

Однако такой размер никак не замедляет этот самолет. ATR 72 способен развивать скорость 280 узлов (515 км в час) в крейсерском режиме. Справедливо сказать, что этот самолет может сделать ваш ближнемагистральный рейс еще немного короче. Интересно, что FedEx — один из крупнейших грузовых операторов ATR 72.

7. Swearingen Merlin III (555 км / ч)

Swearingen Merlin III может иметь вполне себе название, но это нормально, если вы посмотрите на его длительное и широкое использование по всему миру как гражданскими лицами, так и военными. Этот легкий служебный самолет мог одновременно вместить 2 членов экипажа и до 9 пассажиров.

Merlin создавался как бизнес-самолет с учетом уроков, извлеченных из предыдущих поколений самолетов. Этот небольшой, легкий самолет мог выполнять самые разные задачи с его относительно большой пассажировместимостью. Таким образом, он также заслужил место в различных правительствах.

Merlin III был последним поколением линейки Merlin Swearingen, и годы доработки и тщательного наблюдения окупились, по крайней мере, в одном — и это та скорость, которую может развить этот самолет. В крейсерском режиме Merlin III может развивать скорость до 300 узлов (555 км в час). Этот легкий самолет и безусловно быстрый.

6. Cessna 441 Conquest II (555 км / ч)

Технически связанный с Merlin III, Cessna 441 Conquest II — это не только быстрый двухтурбинный самолет, но и небольшой кусочек истории авиации. Этот самолет был первым турбовинтовым самолетом, разработанным Cessna, и один взгляд на его характеристики покажет, что они начинали без промедления.

Conquest II на момент своего выпуска был чрезвычайно конкурентоспособным самолетом, превосходя конкурентов по скорости, экономии топлива, практическому потолку или любой их комбинации, в зависимости от конкурента. При всех его разнообразных преимуществах неудивительно, что эти самолеты эксплуатировались в более чем 13 странах мира.

Conquest II — это пассажирское судно, используемое в основном чартерными пилотами или владельцами корпораций. Вмещая от 8 до 9 пассажиров, он был одним из первых предложений на рынке турбовинтовых самолетов, и Cessna навсегда заняла это место в этом списке с максимальной скоростью 300 узлов (555 км в час).

5. Beechcraft Super King Air 350i (575 км / ч)

Beechcraft Super King Air 350i — это более крупный вариант семейства Super King Air. Эта линейка самолетов имеет титул самого продолжительного серийного производства среди всех гражданских турбовинтовых самолетов в своем классе. Производство началось почти 50 лет назад, и по сей день оно обновляется.

Долговечность этого самолета можно объяснить, по крайней мере частично, его многочисленными особенностями. Самолет можно заказать в большом количестве разновидностей для гражданских, военных или правительственных целей. Его пассажирский вариант вмещает 8 пассажиров в относительно комфортном и тихом салоне.

Однако Super King Air 350i — это не просто многофункциональный самолет.  Этот скоростной маленький самолет способен развивать крейсерскую скорость 312 узлов (575 км в час). Это приносит ему 5-е место в этом списке самых быстрых.

4. Beechcraft Starship 2000A (625 км / ч)

Учитывая, что разработка началась как модернизированный, улучшенный преемник линейки кораблей King Air от Beechcraft (частью которой является 350i), неудивительно, что Starship 2000A во многих отношениях превосходит предыдущие предложения от Beechcraft.

Starship 2000 был произведен в качестве служебного транспортного средства для руководителей предприятий и других состоятельных клиентов, и они все еще используются. Хотя этот самолет производился в больших количествах, только шесть экземпляров зарегистрированы в FAA как пригодные для использования. Один из этих зарегистрированных самолетов фактически служил самолетом для преследования SpaceShipOne в 2004 году.

Starship отличался такими элементами дизайна, как планер из углеродного волокна и толкающие винты, и, как и следовало ожидать из своего места в этом списке, Starship очень быстр.  Вмещающий 1-2 члена экипажа и до 6 пассажиров, Starship 2000A способен развивать скорость до 335 узлов (625 км в час).

3. Bombardier DHC-8 Q400 (665 км / ч)

Поднимаясь на третье место в этом списке, мы возвращаемся в область относительных гигантов, на этот раз в форме De Havilland Canada (DHC) -8. DHC-8, также известный как Bombardier Q400, — это пассажирский самолет на короткие расстояния, которым управляют небольшие местные авиалинии. Разрешены варианты от 68 до 80 пассажиров.

DHC-8 по-прежнему является основным продуктом современных авиаперелетов на короткие расстояния: за его почти 40-летний производственный цикл, который продолжается и по сей день, было выпущено более 1200 самолетов. Однако в 2018 году Bombardier продала программу DHC-8 компании Longview Aviation, производство которой все еще продолжается.

Большая часть DHC-8 является относительно приземленной по сравнению с ранее упомянутыми частными самолетами. По сути, это самолет эконом-класса, предназначенный для более быстрых и эффективных полетов на короткие расстояния.  DHC-8 может похвастаться максимальной скоростью 360 узлов (665 км в час).

2. Piper Cheyenne III 400 LS (665 км / ч)

Piper Cheyenne 400 — это модернизированная версия Cheyenne III, разработанная для того, чтобы конкурировать с Cessna Citation I без необходимости разрабатывать совершенно новый планер.

У модели PA-42-1000 Cheyenne мощность двигателей повышена с 720 до 1000 л.с. Для установки более мощных двигателей было увеличено оперение и усилен фюзеляж.

Оборудованный стандартными 4-лопастными композитными винтами, Cheyenne 400 развивает максимальную скорость в 351 узел или 650 км в час. Модернизация этих гребных винтов до 5-лопастных позволяет этому парному турбовинтовому самолету развивать максимальную скорость в 360 узлов или 665 км в час.

Cheyenne 400 LS установил несколько рекордов по времени набора высоты в 1985 году для своего класса (C-1e Group 2, 3000 м и 9000 м) и два рекорда по времени набора высоты для всех классов турбовинтовых в руках американского аса Чака Йегера.

1. Piaggio P.180 Avanti Evo (745 / ч)

Чтобы завершить список самых быстрых самолетов с двумя турбовинтовыми двигателями, кажется уместным, что мы вернулись к маленьким роскошным самолетам, предназначенным для руководителей предприятий и состоятельных клиентов, на этот раз в виде Piaggio P.180. Avanti Evo, итальянский самолет, созданный для соревнований.

Линия Avanti имеет долгую и легендарную историю, начиная с сотрудничества между Gates Learjet и Piaggio. Эта линейка самолетов составляла прямую конкуренцию линейке Beechcraft Starship, упомянутой ранее. Тем не менее, по крайней мере, в одной категории Avanti победил конкурентов: чистая воздушная скорость.

Avanti Evo, оснащенный двумя турбовинтовыми двигателями Pratt и Whitney Canada, создающими в совокупности 1700 лошадиных сил на валу, развивает максимальную скорость 402 узла (745 км в час), что делает его официально самым быстрым гражданским турбовинтовым двигателем в производстве и приносит ему желанное место номер один в этом рейтинге.

Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики

Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики

Перейти к основному содержанию

Пожертвовать сейчас

Один музей, две локации

Посетите нас в Вашингтоне, округ Колумбия, и Шантильи, штат Вирджиния, чтобы исследовать сотни самых значительных объектов в мире в истории авиации и космоса. Для посещения музея в округе Колумбия требуются бесплатные временные входные билеты.
Посещать

Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне
Центр Удвар-Хази в Вирджинии
Запланируйте экскурсию
Запланируйте групповое посещение

В музее и онлайн

Откройте для себя наши выставки и участвуйте в программах лично или виртуально.
Как дела

События
Выставки
IMAX

Погрузитесь глубоко в воздух и космос

Просмотрите наши коллекции, истории, исследования и контент по запросу.
Исследовать

Истории
Темы
Коллекции
По требованию
Для исследователей

Для учителей и родителей

Подарите своим ученикам Музей авиации и космонавтики, где бы вы ни находились.
Учиться

Программы
Образовательные ресурсы
Запланируйте экскурсию
Профессиональное развитие воспитателя
Образовательная ежемесячная тема

Будь искрой

Ваша поддержка поможет финансировать выставки, образовательные программы и усилия по сохранению.
Давать

Становиться участником
Стена чести
Способы дать
Провести мероприятие

Будьте в курсе последних историй и событий с нашей рассылкой

Национальный музей авиации и космонавтики

Центр Стивена Ф. Удвара-Хейзи

Двигатели для малых самолетов — PBS Aerospace

Главная

Производственное подразделение PBS AEROSPACE, производитель авиационных турбореактивных, турбовинтовых и турбовальных двигателей. Во время разработки PBS AEROSPACE сосредоточилась на газотурбинных двигателях меньшего размера, используемых в основном в небольших и экспериментальных самолетах, вертолетах и ​​беспилотных летательных аппаратах. Двигатели PBS имеют преимущество в том, что их можно использовать для всех этих категорий. Благодаря своим высоким параметрам двигатели PBS имеют большое преимущество благодаря своей легкой конструкции и соотношению веса и мощности, что делает их одними из мировых лидеров в своей области. PBS AEROSPACE Inc. (США) является поставщиком этих двигателей в США

PBS TJ150

Реактивный двигатель PBS TJ150 был разработан для дронов-мишеней и других беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Преимуществом является компактная конструкция, малый вес при тяге до 1500 Н и низкий расход топлива в данной категории мощности. Мощность генератора составляет 750 Вт. Одна из версий двигателя PBS TJ150 позволяет осуществлять посадку на воду. Двигатель PBS TJ150 представляет собой одновальный реактивный двигатель, состоящий из радиального компрессора, радиального и осевого диффузоров, кольцевой камеры сгорания, осевой турбины и неподвижного выходного сопла.

Стандартные аксессуары: включены: система управления (FADEC), зажигание, соединительный кабель
Дополнительные аксессуары: электромагнитный топливный клапан, топливный фильтр, рычаг управления, панель сигнализации, подкачивающий насос, редукционный клапан, преобразователь CAN, преобразователь CAN-USB, пользовательское программное обеспечение .

Узнать больше

PBS TJ100

— турбореактивный двигатель 4-го ПОКОЛЕНИЯ. PBS TJ100 особенно подходит для пилотируемых и беспилотных транспортных средств.

Эти двигатели также идеально подходят для планеров, легких спортивных и экспериментальных самолетов. Двигатель PBS TJ100 отличается компактной конструкцией и отличным удельным весом до 292 фунта-силы (1300 Н) с низким расходом топлива для своей категории мощности. Этот двигатель также подходит для посадки на воду.

Подробнее

PBS TJ40-G1

Преимуществом PBS TJ40 является малый вес 3,3 кг и тяга 395 Н. Реактивный двигатель PBS TJ40-G1 представляет собой одновальный двигатель с одноступенчатым радиальным компрессором. , радиальный и осевой диффузор, кольцевая камера сгорания, одноступенчатая осевая турбина и выходное сопло. Мощность генератора 150 Вт.

Подробнее

PBS TP100

— это турбовинтовой двигатель, специально предназначенный для небольших самолетов и других пилотируемых и беспилотных транспортных средств.