Турбовитлов реактивен двигател (турбовитлови двигатели и turbofans), самолети, прозрачно

Здравейте приятели!

Турбовитлови с вход фен.

В днешния малка статия ние продължаваме по-конкретна познаване на видовете авиационни двигатели. Турбореактивни двигателя (турбовитлови) многократно се споменава на сайта и вие да го опозная по-добре само.

Основната идея на статията е да се разбере това, което е в действителност, като основната разлика турбовитлови от предшественика си, така да се каже първата връзка в семейството двигатели, конвенционален турбореактивен (THD).

По-правилно, може би, би дори не се каже разлика и предимство. Всъщност, към днешна дата TRD активно губи позиции (ако не е преминал напълно :-)) турбовитлов двигател. Турбовитлови вече се превърна в най-често срещаните въздушна струя двигател самолети на земята.

Основната причина за това - по-висока ефективност при същата ефективност високо задвижване. В наше време, нарастващата енергийна като важен фактор означава много. Ефективност и съответно гама .Sovremenny самолети с турбовитлови има големи предимства в тази област.

Първият развитието на байпас турбореактивен двигател е започнало през 19 век. Аз ги започнах (поне това е официално известен :-)) български инженер Фьодор Романович Geshven (ни -.)). През 1939 г. СЪМ Кош за новородено. впоследствие става известен дизайнер на авиационни двигатели, турбовитлови разработил схема, която използва съвременна турбовитлов двигател. Но нито тогава, нито през следващите години, проблемът с разходите TRD не стои толкова остро, както е сега. Това е доста проста проектни варианти реактивен двигател, въпреки че това е благоприятно, са били известни на положителните аспекти на тях.

Това е положението остава до 50-те години, когато TRD стабилно започнаха да спечелят превъзходство сред авиационни двигатели в света. И дори тогава аз започнах да им покаже, може би основният недостатък. Полет при сравнително ниска скорост, тези двигатели е доста неикономични. Или, с други думи, да има ниска ефективност.

Това е, за да се повиши ефективността би било хубаво да се намали доставката на гориво към двигателя. Но колкото по-малко гориво в горивната камера, по-ниската температура на газа. Въздушен поток през двигателя ще получи по-малко енергия, и впоследствие, на изхода на дюзата, скоростта на потока е по-ниска. Това означава, че тяга също се намалява.

Оказва се, нищо добро 🙂 ... Въпреки това е възможно да се избегне това. Намаляването на тягата, получена чрез скоростта на падане на изтичане на потоците въздушно-газ от двигателя, може да компенсира това увеличение на потока, т.е., по-правилно казано, повишаване на неговата маса. Или от техническа гледна точка: това е необходимо да се увеличи потока въздух през двигателя. По-голямата маса на въздуха, по-голям импулс тягата на двигателя. Това, според мен, всичко е ясно. Реактивни двигатели. повече от двигателя, "лети" толкова повече той се надигна в обратната посока :-).

Какъв беше резултатът? А фактът, че основната идея е останал същият, както и разход на гориво е намалял. Т.е. подобрена ефективност, с други думи, за да се увеличи ефективността на двигателя (ефективност).

Алтернативно, малко по-различно: това е възможно за една и съща консумация на енергия през двигателя да премине значително по-голяма маса от въздуха, но с по-ниска степен на изтичането му. Така се получи голям натиск с ниски специфични параметри разход на гориво. Това е същността на случая е едно и също ... :-)

Всички по-горе е само на основния принцип на байпас турбореактивен двигател. Трябва да се каже, любимото ми обяснение на "пръсти" ... :-)

И сега, за да се потвърди този факт няколко формули. Линк реактивен двигател (Kojima и е известно, че TRD) се определя от прост израз, произтичащи от закона за запазване на инерцията:

P = G (с - о). където Р - тягата на двигателя, G - е на въздушния поток през двигателя (кг / сек), с - скоростта на газова струя изтичането на двигателя (м / сек), V - скорост на полета (м / сек). От тази формула може ясно да се види, че по-голяма струя скорост, по-голяма теглителна сила на двигателя.

Сега за ефективност. В нашия случай, на ефективността на реактивния двигател, като перка. характеризира с т.нар полет ефективност (тя също е наречен тяга). Тя се определя по формула, която често се нарича формула Stechkin (Борис Сергеевич Stechkin - изключителен съветски учен -gidroaeromehanik и топлотехник, който в авиационните среди, полушеговито, но очевидно с голямо уважение се нарича "главен механик на Съветския съюз").

η = 2 / (1 + в / о). тук η - ефективността на полетите. Можем да сравним тези две формули, а след това вижте интересен факт. Колкото по-висока скорост на излизане на газ-реактивен двигател (и), толкова по-голям натиск (F), но по-ниска ефективност (η). И обратното. Това е проект на турбореактивен двигател инженерите трябва да решат два очевидно противоречиви цели. Необходимо е да се подкрепи тягата на двигателя на добро ниво, но не трябва да подценяваме силната ефективност. Ние трябва да се правят компромиси. В този случай, това е прилагането на концепцията за байпас турбореактивен двигател е по-лесно.

Така че, ние ще се установи, че за турбовитлов допълнителен въздушен поток да се организира. Структурно, това се осъществява чрез добавяне към съществуваща TRD така наречения втори контур, оформен като пръстеновиден канал, така да се над съществуващите размери. Този канал се простира от компресора на дюзата заобикаляйки горивната камера и турбината. Първият кръг (вътрешна) е по същество конвенционална турбореактивен с всички свои качества и принцип на действие.

След това, сгъстен въздух до определено ниво е разделен на два потока. Един влиза в първата (вътрешна) верига и работи там като конвенционален турбореактивен двигател, а другият влиза гореспоменатата втора (или външната) линия и след него, изтича от дюзата, за създаване на струя тяга.

Турбовитлови схема. Има 2 - CPV 3 - НРС, 4 - горивната камера, 5 - HPT, 6 - LPT, 7 - дюза 8 - ротор високо налягане 9 - ротор ниско налягане, 1 - част CPV (фен).

Компресор вътрешен верига нарича компресор НРС високо налягане (съотношение налягане на средно 10-30). Във вътрешния контур може да съдържа последния етап и компресора с ниско налягане. Всеки от тези възли върти си компресор турбина (ниско и високо налягане. LPT и НРТ). И двете са обикновено между турбокомпресора механично свързани, и техните оси, разположени една в друга. те често се въртят в различни посоки.

Една от основните параметри за байпас съотношение байпас двигател К. Това съотношение е маса въздушен поток през външна верига на въздушния поток през вътрешността. Обхват на регулиране съотношение байпас двигатели за различни доста голям: от 0,5 до 90.

За да прескочите съотношения от 0,5 до 2 имат двигатели, стоящи на въздухоплавателни средства, предназначени да летят при високи дозвукови и свръхзвукови скорости. Обикновено този военни самолети. Но ако K> 2, а след това най-вероятно е двигател за пътнически кораб или товарен кораб, тъй като голяма съотношение байпас означава голям въздушен поток, което означава, от своя страна, по-голям размер диаметрална на двигателя. И това не е боец ​​не може да си позволи :-).

Turbofans Eurojet EJ200. На снимката по-долу снимката му с среза. Монтиран на боец ​​Eurofighter Typhoon.

Турбовитлов реактивен двигател Eurojet EJ200 съотношение ниско байпас. Втората схема синьо. Монтиран на боец ​​Eurofighter Typhoon.

Fighter Eurofighter Typhoon с двигатели Eurojet EJ200.

Почти всички съвременни изтребители вече са поставени турбовитлови с нисък коефициент на байпас. Пример за това е двигател Pratt на Whitney F100-PW-229 (съотношение байпас 0.4), монтирана на самолета F-15 и Е-16. Eurojet EJ200 двигател с байпас съотношение 0.4, подравняване на равнината Eurofighter Typhoon. и български AL-31F и RD-33 (МиГ-29 изтребители (35). байпас съотношение 0.49) (байпас съотношение 0.571 Су-27.).

Турбовитлови F100-PW-229. Типичен двигател със смесен поток. Лесно се вижда втори контур (тъмен цвят). Върху F-15 и F-16.

F-15 изтребители двигатели F100-PW-229.

Fighter F-16 двигател F100-PW-229.

AL-31F turbofans. Инсталирана на Су-27.

Су-27UB с AL-31F двигатели.

RD-33 turbofans. Инсталирана на МиГ-29, МиГ-35.

МиГ-29 с RD-33.

Въпреки това, че е разумно да се каже, че тези двигатели не са турбовитлови. и turbofans. т.е. байпас турбореактивен двигател с форсаж.

Фактът, че турбовитлови двигателя е достатъчно ефективен (както по отношение на разходите и по отношение на сцепление) е на дозвукови скорости. Например, съотношението турбовитлови байпас с М = 1 се увеличава (максимален режим на ниска скорост) проект е 25% по-висока от TRD със същия тяга със скорост от 1000 км / ч.

Но с увеличаване на скоростта на полета (над 1000 km / h) и неговото доближаване до свръхзвукова скорост, теглителна ефективност турбовитлови значително намалява, тъй като течението на струята изходящата скорост от двигателя за полет при такива скорости вече са малки. За това увеличение на скоростта е допълнителен доставките на енергия за втори въздушен веригата. Тя просто перфектно пасва на доизгорителя. Той също така служи като смесителна камера.

Фактът, че с турбо двигатели може да бъде два вида: смесване на потоци и без него. Това означава, че втората линия на потока може след отделянето на първия поток преминава към изхода независимо на двигателя и се оставя през своя дюза. Тя ще двигателя без да се смесват потоците.

Но двата потока могат да се смесват. Това обикновено се случва в така наречената смесителната камера. И по-нататък, на смесен поток има обща температура и налягане оставя двигателя чрез общ дюза.

Това обикновено подобрява ефективността на байпас турбореактивен двигател. В двигатели предназначени за свръхзвуков самолет (turbofans. Байпас съотношение по-малко от 1)) на смесителната камера изпълнява ролята на последващо изгаряне. Проектиране и му принцип на работа е същият като този на един прост турбореактивни.

Тази комбинация от функции е много удобно. Защото в края на краищата, човек трябва да разбере, че допълнителното смесване камера - това допълнително размер и тегло. Следователно, двигатели с високо съотношение байпас (R> 4), така че обикновено вече имат значителни размери и тегло :-), често провеждани без смесване на потоци.

Но повече за това, че в друга статия, защото тези двигатели (обикновено започващи с коефициент две байпас) вече са разпределени като отделен вид, наречен турбовитлови двигатели (TVRD). В допълнение, има и двигатели Turbopropfan (TVVD). Те имат двойна верига минава далеч отвъд 20 и до 90 или повече. И двата двигателя са специални и затова ще говорим за тях много :-) също.

И накрая, малко акцент върху моята любима тема на концепции е вярна. Факт е, че в последно време често всички турбовитлови двигатели са безразборно наречени турбовитлови. В тази част на компресора за ниско налягане, наречен фен. Разбира се, аз не мога да се истината на първа инстанция :-) помисли, но аз вярвам, че това е неправилно.

Думата идва от английската турбовитлови турбовитлови. Те "те" се отнася до всички байпас турбореактивни двигатели. Тук вентилатора е фен. Това име е част от компресора за ниско налягане, което задвижва въздуха на втората верига.

Една дума на английски език и на английски език, всички вероятно звучи чудесно :-). Но, съжалявам, на руски не мога да се обадя тези етап вентилатор компресор 3-4 на входа на двигателя с ниско съотношение на байпас (работещ на втората линия), а диаметърът на които някои от тях са почти не се различава от диаметъра на останалите етапи на компресора за ниско налягане (Да и висока, също).

Турбореактивни двигателя D-18T. Монтира на една-124 и Ан-225.

Друго нещо, когато байпас съотношение Hoo на :-). Тогава обикновено една крачка, а диаметърът е подходящо. Уау, това е истински фен (като, например, на двигателя D-18Т). Ето защо, (мисля :-)) и той беше приет в нашата теория на двигателя (руски :-)) винаги нарича турбовитлови двигатели, в които K> 2. Ако K<2, то это просто ТРДД или же ТРДДФ. Это двигатели для сверхзвуковых самолетов (военных) и K у них обычно даже меньше еденицы. Я считаю, что это правильно.

AN-124 товарен кораб. Тя струва турбовитлов двигател D-18T.

Особено, защото в чуждата авиация въпреки общото име за турбовитлов турбореактивни двигатели има, обаче, специфичен разделение на: ниско байпас турбовитлови и висока байпас турбовитлови. Vypass - това е вторият по веригата. Високата байпас турбовитлови, съответно, и там турбовитлови двигатели (K> 2) с висока степен на въздушния поток във втория кръг (за пътнически и транспортни самолети). Ниска байпас турбовитлови - двигатели за военни самолети с нисък коефициент на байпас. Това е почти пълно съответствие с нашата дивизия :-). показани shemku диаграмата. Дори не съм всичко, за да превежда от английски език, така че всичко е ясно :-). Двигателите където, между другото, показани без смесване на потоци.

Турбовитлови с ниско и високо съотношение байпас.

Тук, може би, и всичко останало. На тази самостоятелно утвърждаване бележка и завършва днес. Продължаване на, както се казва, че трябва да бъде ...

Добър ден! Кажи ми, моля те, "кана". В една от схемите (снимки) турбовитлов наблюдавани съгласно Схема преминаване на въздух през втория кръг двигателя: ventilyator- SOI QD приемник превърне поток 180 градуса горивната камера-DPI-tvd- и отново чрез клон тръби 180 градуса завой и излизане през дюза. Може би нещо, което не разбирам, или наистина има такъв двигател (турбовитлов мотор)?

Вторият кръг - външна верига, без горивно и турбина. Първият - "гореща сърцевина". Може би ще сгрешите. Първият кръг може да бъде подобни извивки, както и в някои съвременни турбовален и турбовитлови двигатели, макар и не тече завои изразени (около 90 градуса) и съсредоточени в областта на горивната камера. Турбовитлови с такива обрати потока Не знам, мисля, че те не са. Бих искал да видя на снимката, която виждате, може би нещо ще се изчисти ...

В NC-32 (Ту-22M3) по-висока консумация. За да бъда честен аз не помня малко час-сервира на него. Но в действителност тягата над 2 пъти в сравнение с Ту-22.
Трябва да се сравни специфични характеристики. В чист вид, съотношението на тягата на въздушния поток през двигателя плюс помисли важното за мултимодален.