Turbovrtulový motor: zařízení, obvod, princip činnosti. Výroba turbovrtulových motorů v Rusku

Turbovrtulový motor vypadá jako pístový motor: obě mají vzduchový šroub. Ale ve všech ostatních ohledech se liší. Zvažte, co tato jednotka představuje, jak to funguje, jaké jsou její výhody a nevýhody.

Obecné charakteristiky

Turbovrtulový motor patří do třídy plynových turbín, které byly vyvinuty jako univerzální konvertory energie a rozšířily se v letectví. Skládají se z nich tepelný stroj, kde expandované plyny otáčí turbínu a vytvářejí točivý moment a další agregáty jsou připojeny k jejímu hřídeli. Turbovrtulový motor je dodáván se vzduchovým šroubem.

To je hybrid mezi pístem a turbo jednotek. Za prvé, v instalovaných leteckých pístových motorů, sestávající z válce s tvaru hvězdy uspořádána uvnitř šachty. Ale vzhledem k tomu, že měli příliš mnoho rozměrů a hmotnosti, stejně jako možnost nízkých otáčkách, které jsou již používány, dávat přednost objevil nastavení proudové. Ale tyto motory nejsou bez nedostatků. Mohou se vyvinout nadzvukovou rychlostí, ale spotřebuje velké množství paliva. Proto je jejich provoz je příliš drahý pro osobní dopravu.

Turbovrtulový motor se musel vypořádat s takovou nevýhodou. A tento úkol byl vyřešen. Konstrukce a princip činnosti byly převzaty z mechanismu turbodmychadla a z pístového motoru - vrtulí. Tak bylo možné spojit malé rozměry, ekonomiku a vysokou koeficient účinnosti.

Motory byly vynalezeny a postaveny v třicátých letech minulého století pod Sovětským svazem a dvě desetiletí později začaly sériovou výrobu. Výkon byl v rozmezí 1880 až 11000 kW. Po dlouhou dobu byly používány ve vojenské a civilní letecké dopravě. Nicméně nebyly vhodné pro nadzvukovou rychlost. Proto s příchodem takových kapacit ve vojenském letectví byli odmítnuti. Ale civilní letadla jsou jim hlavně zásobována.

Návrh motoru a princip činnosti motoru turbodmychadla

Návrh motoru je velmi jednoduchý. Obsahuje:

• reduktor;
• vzduchový šroub;
• spalovací komora;
• kompresor;
• trysku.

Schéma turbovrtulového motoru je následující: po vstřikování a stlačení kompresoru vstoupí vzduch do spalovací komory. Tam je také vstřikováno palivo. Výsledná směs se zapálí a vytváří plyny, které po rozšíření vstoupí do turbíny a otáčejí, a to zase otáčí kompresorem a zašroubuje. Nepřidělená energie opouští trysku a vytváří reaktivní tah. Vzhledem k tomu, že jeho velikost není významná (pouze deset procent), nepovažuje se za turbojetový turbovrtulový motor.

Princip provozu a designu, nicméně, jsou jim podobné, ale energie není zcela ven tryskou, vytvářet momentu reakční rameno, ale pouze částečně, jak je užitečná energie je také otočit šroubem.

Pracovní hřídel

Existují motory s jednou nebo dvěma hřídeli. V provedení s jedním hřídelem se na jednom hřídeli nachází kompresor, turbína a šroub. Ve dvou šachtě - na jednom z nich byla instalována turbína a kompresor, a na druhé straně - šroub přes reduktor. K dispozici jsou také dvě turbíny vzájemně propojené plynově dynamickou metodou. Jeden z nich je určen pro šroub a druhý pro kompresor. Tato možnost je nejčastější, protože energie může být použita bez spuštění šroubů. A to je zvláště výhodné, když je letadlo na zemi.

Kompresor

Tato část se skládá ze dvou až šesti kroků, které umožňují vnímat významné změny teploty a tlaku a také snížit rychlost. Díky tomuto provedení je možné snížit hmotnost a rozměry, což je pro letecké motory velmi důležité. Kompresor obsahuje oběžné kolo a řídící zařízení. Ty mohou, ale nemusí, zajistit regulaci.

Vzduchový šroub

Díky této části se vytváří tah, ale rychlost je omezená. Nejlepším ukazatelem je úroveň od 750 do 1500 ot / min, stejně jako zvýšení účinnosti začne klesat a šroub namísto akcelerace se změní na brzdu. Fenomén se nazývá "blokovací efekt". To je způsobeno čepelí šroubu, který při vysokých otáčkách při otáčení překračuje rychlost zvuku, nesprávně fungovat. Stejný účinek bude pozorován s nárůstem jejich průměru.

Turbína

Turbína je schopen vyvinout rychlost až dvacet tisíc otáček za minutu, ale nelze přišroubovat fit, takže tady je redukční převod, který snižuje rychlost a zvyšuje točivý moment. Převodovky mohou být různé, ale jejich hlavním úkolem bez ohledu na typ - zpomalit a prodloužit dobu.

Tato vlastnost omezuje použití turbovrtulového motoru ve vojenských letadlech. Vývoj nadzvukového motoru však nezastaví, ačkoli dosud nebyly úspěšné. Pro zvýšení trakce je turbovrtulový motor někdy dodáván se dvěma šrouby. Princip fungování jsou v tomto případě realizovány díky otáčení v opačných směrech, ale s pomocí jediného reduktoru.

Jako příklad můžeme uvažovat o motoru D-27 (turbo-rotor), který má dva šroubové ventilátory připojené k volné turbíně redukcí. Jedná se o jediný model tohoto designu používaného v civilním letectví. Jeho úspěšná aplikace se však považuje za velký krok vpřed při zlepšování výkonu dotyčného motoru.

Výhody a nevýhody

Budeme zvýrazňovat minusy a plusy, které charakterizují práci turbovrtuľového motoru. Výhody jsou:

• nízká hmotnost v porovnání s pístovými jednotkami;
• účinnost oproti turbojetovým motorům (díky šroubovému šroubu dosahuje účinnost osmdesát šest procent).

I přes takové nepopiratelné výhody jsou však v některých případech výhodnějším řešením proudové motory. Rychlostní limit turbovrtulového motoru je sedm set padesát kilometrů za hodinu. Nicméně pro moderní letectví to je velmi malé. Kromě toho je hluk velmi vysoký, překračující přípustné hodnoty Mezinárodní organizace pro civilní letectví.

Proto je výroba turbovrtulových motorů v Rusku omezená. Jsou instalovány převážně v letounech, které letí na dlouhé vzdálenosti a při nízké rychlosti. Poté je aplikace oprávněná.

Nicméně, ve vojenském letectví, kde jsou hlavní charakteristiky požadované letadla mají vysokou manévrovatelnost a tichý provoz, spíše než účinnost, tyto motory nesplňují potřebné požadavky a turbínové jednotky jsou zde použity.

Zároveň se neustále provádí vývoj nadzvukových vrtulí, aby se překonal "uzamykací efekt" a dosáhla nové úrovně. Možná, když se vynález stane realitou, budou tryskové motory odmítnuty ve prospěch turbovrtulů a vojenských letadel. V současné době se však mohou nazývat pouze "pracovními koňmi", nikoliv nejsilnějšími, ale stabilně fungujícími.