Turboelisni motor: uređaj, shema, princip rada. Proizvodnja turboelisnih motora u Rusiji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Turboelisni motor sličan je klipnom motoru: oba imaju propeler. Ali u svakom drugom pogledu su drugačiji. Razmislite što je ova jedinica, kako radi, koje su njezine prednosti i nedostaci.

Opće karakteristike

Turboelisni motor pripada klasi plinskoturbinskih motora, koji su razvijeni kao univerzalni pretvarači energije i dobili široku primjenu u zrakoplovstvu. Sastoje se od toplinskog motora, gdje ekspandirani plinovi rotiraju turbinu i stvaraju zakretni moment, a druge jedinice su pričvršćene na njezinu osovinu. Turboelisni motor se isporučuje s propelerom.

To je križ između klipnih i turbomlaznih jedinica. Isprva su u zrakoplove ugrađeni klipni motori, koji se sastoje od cilindara u obliku zvijezde s osovinom koja se nalazi unutra. Ali zbog činjenice da su imali prevelike dimenzije i težinu, kao i sposobnost male brzine, više se nisu koristili, radije su se pojavile turbomlazne instalacije. Ali ovi motori nisu bili bez nedostataka. Mogli surazvijaju nadzvučnu brzinu, ali troše puno goriva. Stoga je njihov rad bio preskup za prijevoz putnika.

Turboelisni motor se morao nositi s takvim nedostatkom. I ovaj problem je riješen. Dizajn i princip rada preuzeti su iz mehanizma turbomlaznog motora, a propeleri iz klipnog motora. Tako je postalo moguće kombinirati male dimenzije, ekonomičnost i visoku učinkovitost.

Motori su izumljeni i izgrađeni još tridesetih godina prošlog stoljeća pod Sovjetskim Savezom, a dva desetljeća kasnije započela je njihova masovna proizvodnja. Snaga je varirala od 1880 do 11000 kW. Dugo su se koristili u vojnom i civilnom zrakoplovstvu. Međutim, nisu bili prikladni za nadzvučnu brzinu. Stoga su s pojavom takvih kapaciteta u vojnom zrakoplovstvu napušteni. Ali civilni zrakoplovi uglavnom se isporučuju s njima.

Naprava turboelisnog motora i princip njegovog rada

Dizajn motora je vrlo jednostavan. Uključuje:

• reduktor;
• propeler;
• komora za izgaranje;
• kompresor;
• mlaznica.

Shema turboelisnog motora je sljedeća: nakon što se ubrizgava i komprimira kompresorom, zrak ulazi u komoru za izgaranje. Tu se ubrizgava gorivo. Dobivena smjesa se pali i stvara plinove koji, kada se ekspandiraju, ulaze u turbinu i rotiraju je, a ona zauzvrat rotira kompresor i vijak. Nepotrošenenergija izlazi kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Budući da njegova vrijednost nije značajna (samo deset posto), turboelisni motor se ne smatra turbomlaznim motorom.

Princip rada i dizajn su, međutim, slični njemu, ali energija ovdje ne izlazi u potpunosti kroz mlaznicu, stvarajući mlazni potisak, već samo djelomično, budući da korisna energija također rotira propeler.

Radna osovina

Postoje motori s jednom ili dvije osovine. U izvedbi s jednom osovinom kompresor, turbina i propeler nalaze se na istoj osovini. U dvoosovinskom, na jednom su ugrađeni turbina i kompresor, a na drugom propeler kroz mjenjač. Tu su i dvije turbine međusobno povezane na plinskodinamički način. Jedan je za propeler, a drugi za kompresor. Ova opcija je najčešća jer se energija može primijeniti bez pokretanja propelera. A to je posebno zgodno kada je avion na zemlji.

Kompresor

Ovaj dio se sastoji od dvije do šest faza, omogućujući vam da uočite značajne promjene u temperaturi i tlaku, kao i da smanjite brzinu. Zahvaljujući ovom dizajnu moguće je smanjiti težinu i dimenzije, što je vrlo važno za motore zrakoplova. Kompresor uključuje impelere i vodeću lopaticu. Potonje može, ali i ne mora biti regulirano.

Propeler

Ovaj dio stvara potisak, ali je brzina ograničena. Najboljim pokazateljem smatra se razina od 750 do 1500 o / min, budući da spovećati, učinkovitost će početi padati, a umjesto ubrzanja, propeler će se pretvoriti u kočnicu. Fenomen se naziva "efekt zaključavanja". Uzrokuju ga lopatice propelera, koje pri velikim brzinama, pri rotaciji većoj od brzine zvuka, počnu raditi nepravilno. Isti učinak će se primijetiti povećanjem njihovog promjera.

Turbina

Turbina je sposobna za brzinu do dvadeset tisuća okretaja u minuti, ali vijak joj neće moći parirati, pa postoji reduktor koji smanjuje brzinu i povećava okretni moment. Reduktori mogu biti različiti, ali njihov glavni zadatak, bez obzira na vrstu, je smanjenje brzine i povećanje okretnog momenta.

To je karakteristika koja ograničava upotrebu turboelisnih motora u vojnim zrakoplovima. Međutim, razvoj nadzvučnog motora ne prestaje, iako još nije uspješan. Za povećanje potiska ponekad se turboelisni motor isporučuje s dva propelera. Istovremeno provode princip rada zbog rotacije u suprotnim smjerovima, ali uz pomoć jednog mjenjača.

Kao primjer možemo uzeti u obzir motor D-27 (turbopropfan), koji ima dva vijčana ventilatora pričvršćena na slobodnu turbinu pomoću mjenjača. Ovo je jedini model ovog dizajna koji se koristi u civilnom zrakoplovstvu. No, njegova uspješna primjena smatra se velikim skokom u poboljšanju performansi razmatranogmotor.

Prednosti i nedostaci

Istaknimo pluse i minuse koji karakteriziraju rad turboelisnog motora. Prednosti su:

• lagana težina u usporedbi s klipnim jedinicama;
• ekonomičnost u usporedbi s turbomlaznim motorima (zahvaljujući propeleru, učinkovitost doseže osamdeset i šest posto).

Međutim, unatoč takvim neospornim prednostima, mlazni motori su u nekim slučajevima poželjna opcija. Ograničenje brzine turboelisnog motora je sedamsto pedeset kilometara na sat. Međutim, to nije dovoljno za moderno zrakoplovstvo. Osim toga, buka koja se stvara je vrlo visoka, premašujući dopuštene vrijednosti Međunarodne organizacije civilnog zrakoplovstva.

Stoga je proizvodnja turboelisnih motora u Rusiji ograničena. Uglavnom se ugrađuju u zrakoplove koji lete na velike udaljenosti i malim brzinama. Tada je prijava opravdana.

Međutim, u vojnom zrakoplovstvu, gdje su glavne karakteristike koje zrakoplovi trebaju imati visoka upravljivost i tih rad, a ne učinkovitost, ovi motori ne ispunjavaju potrebne zahtjeve i ovdje se koriste turbomlazne jedinice..

U isto vrijeme, razvoj je u tijeku za stvaranje nadzvučnih propelera kako bi se prevladao "efekt zaključavanja" i dosegnula nova razina. Možda će, kada izum postane stvarnost, mlazni motori biti napušteni u korist turbopropa i u vojsciavioni. Ali trenutno se mogu nazvati samo "radnim konjima", ne najmoćnijim, ali stabilnim funkcioniranjem.