Чем отличается реактивный двигатель от турбореактивного двигателя

Чем отличается турбореактивный двигатель от турбовентиляторного

Реактивная гражданская авиация уже скоро разменяет 8-ой десяток, первые лайнеры с турбореактивными двигателями появились в начале 50-х годов прошлого века. Создание таких самолётов занимались все ведущие авиастроительные державы по обе стороны Атлантики.

Британский Dechavilland-Comet стал первым в мире пассажирским лайнером, его эксплуатация началась в 1952 году. Советский Союз через несколько лет ответил появлением Ту-104, затем во Франции построили знаменитую Каравеллу. В США почти одновременно вышли на линию Боинг707 и DC-8.

Силовая установка у всех перечисленных самолётов состояла из двух или четырёх двигателей. Их главное предназначение — это создание тяги. Посмотрим, как происходит этот процесс. Реактивная тяга возникает тогда, когда поток газов на выходе из двигателя имеет большую кинетическую энергию, чем на входе. Для этого в реактивном двигателе подводят дополнительное тепло за счёт сжигания топлива.

Схема работы турбореактивного двигателя объясняется просто. Воздушный поток поступает в компрессор, где растёт его давление и температура, затем он поступает в камеру сгорания, где смешивается с топливом и поджигается.

Практически без потери давления здесь получается газ высокой температуры, который далее попадает в турбину и здесь часть энергии потока расходуется на вращение компрессора, чтобы поддерживать работу самого двигателя, а другая часть используется непосредственно для создания тяги.

После турбины газ попадает в реактивное сопло, которое служит для ускорения выходящей струи. Давление газа в сопле практически снижается до атмосферного, но при этом скорость потока резко возрастает до нескольких сотен метров в секунду. Так и получается та самая тяга, зависящая от того, какая масса воздуха и с какой скоростью будет отброшена из сопла двигателя.

Благодаря турбореактивным силовым установкам пассажирские самолёты стали намного быстрее своих винтовых предшественников. Крейсерские скорости полёта выросли до 800, а у некоторых моделей до 900 км/час.

Мировая гражданская авиация ещё только осваивала реактивные лайнеры, а в двигателестроении уже созрел довольно серьёзный мировой прорыв. В первой половине 60-х годов на пассажирские самолёты начали устанавливать двигатели нового типа. Внешне они ничем ни отличались от классических турбореактивных и размещались в таких же вытянутых сигарообразных мотогондолах.

Главная особенность нового двигателя состояла в наличии внешнего контура для увеличения массового расхода воздуха. В общем случае работало это следующим образом: вокруг турбореактивного двигателя сооружался кольцевой канал, куда подавался воздух с помощью компрессора низкого давления, обычно это первые две или три ступени, нагнетающие поток сразу в оба контура.

Во внутреннем контуре происходило всё то же самое, что и обычном турбореактивном двигателе, а во внешнем газовый поток, минуя газогенератор, то есть, компрессор, турбину и камеру сгорания выбрасывался в атмосферу вместе с отработавшими газами внутреннего контура.

И вот вопрос — для чего надо было усложнять так конструкцию, ведь добиться одной и той же тяги можно двумя способами — это придать меньшей массе воздуха большее ускорение или, наоборот, сообщить небольшое ускорение большей массе воздуха. Для дозвуковых пассажирских самолётов второй вариант намного предпочтительнее, поскольку при одинаковой тяге уменьшается расход топлива и растёт кпд.

Со временем классические турбореактивные двигатели полностью исчезли из гражданской авиации и уступили место двухконтурным. Исключением стали сверхзвуковые пассажирские самолёты, где для увеличения тяги двигателей пришлось использовать даже форсажный режим работы. Дополнительный нагрев за счёт сжигания топлива перед соплом приводил к росту скорости реактивной струи. Для пассажирских лайнеров этот способ был совершенно неприемлем.

Читайте также:  Двигатель для надувной лодки какой лучше

Источник

Почему турбовинтовые двигатели не сдаются?

Реактивные самолеты бороздят небо уже более полувека. Все мы давно привыкли к белоснежным реактивным лайнерам, способным доставить нас за день на другую сторону земного шара.

Между тем, старые самолеты, перемещающиеся при помощи пропеллера, постепенно исчезают, уступая место своим реактивным собратьям. Сейчас уже не увидишь в современных аэропортах Ан-24, Ил-18, Ту-114…

Казалось бы, реактивная авиация полностью вытеснила винтовую… Но вдруг канадская машиностроительная корпорация Bombardier разрабатывает и выпускает современный двухмоторный турбовинтовой самолет DHC-8. То же самое делает и компания ATR. И многие авиакомпании с удовольствием эти самолеты покупают. В России также летает Ил-114.

В чем же дело? Почему самолеты с турбовинтовыми двигателями не сдаются и продолжают пользоваться пусть небольшим, но постоянным спросом при большей шумности?

Всё дело в чистой экономике. Сегодня любая авиакомпания борется за сокращение расходов. А турбовинтовые двигатели при относительно малых скоростях полета имеют очень высокую экономичность относительно турбореактивных двигателей, что приводит к существенной экономии топлива.

Если сравнивать тот же Bombardier серии DHC-8 с таким же по вместительности турбореактивным самолетом (примерно на 50-70 мест), то первый по обслуживанию и затратам на топливо окажется экономичнее примерно на 30-40%. А это гигантская цифра, учитывая, что при больших объемах пассажирских перевозок компании бьются за каждый процент.

Поэтому в секторе региональных перевозок сегодняшний тренд очевиден – переход на современные турбовинтовые самолеты. Именно при региональных перевозках, на расстояния до 700-800 километров, авиабизнес предъявляет очень жесткие требования к расходам, и высокие цены на топливо могут сделать небольшие турбореактивные самолеты вовсе непривлекательными для региональных авиакомпаний.

Турбовинтовые самолеты — защита от высоких цен на топливо.

/ Президент Bombardier Стивен Рудольфи /

Что касается региональных грузовых перевозок, то тут дело обстоит еще проще. Шумность не имеет никакого значения ввиду отсутствия пассажиров, а заказчику абсолютно без разницы, долетит ли его груз за три часа или за пять: в логистических цепочках собственно авиаперелет занимает ничтожный процент от общего времени доставки.

Следует четко понимать, где турбовинтовые двигатели имеют преимущество перед турбореактивными. При увеличении скоростей ТВД начинают резко снижать свою эффективность, а сверхзвуковых скоростей они вообще не могут достигнуть. Поэтому удел самолетов с ТВД – именно местные перевозки со скоростями около 500 км/ч.

Источник

Как устроен турбореактивный двухконтурный двигатель? Отвечает авиатехник

Долгое время инженеры стремились к повышению тягового КПД турбореактивных двигателей на больших дозвуковых скоростях полёта. В ходе разработок и новых решений был создан турбореактивный двухконтурный двигатель (ТРДД).

От обычного ТРД турбореактивный двухконтурный двигатель отличается тем, что его газовая турбина вращает не только компрессор и вспомогательные агрегаты, но и вентилятор второго контура (низконапорный компрессор). Также, привод вентилятора второго контура может осуществляться и от отдельной турбины.

Внутренний контур ТРДД выполнен по стандартной схеме ТРД. Внешний контур является кольцевым каналом, внутри которого расположен вентилятор. Именно по этой причине, нередко двухконтурные ТРД называют турбовентиляторными.

Работа двигателя

Набегающий на двигатель поток воздуха поступает в воздухозаборник. Далее часть воздуха проходит через компрессор высокого давления первого контура (внутреннего), другая его часть проходит через лопатки вентилятора второго контура (КНД). Весь рабочий процесс первого контура полностью аналогичен рабочему процессу на ТРД.

Читайте также:  Схема запитки шагового двигателя через драйвер 6560

А вот работа вентилятора второго контура происходит по принципу действия многолопастного воздушного винта, вращающегося в кольцевом канале. Анимация ниже наглядно демонстрирует весь процесс работы:

Вы спросите: — А зачем такому двигателю нужен внешний контур?

Дело в том, что благодаря наличию второго контура, масса воздуха, которая вытекает из него с небольшой скоростью, в дальнейшем смешивается с газовым потоком, выходящем из первого контура. Далее происходит снижение общей скорости газовоздушного потока, благодаря чему скорость самолета становится приемлемой.

У каждого ТРДД имеется степень двухконтурности. Чем ниже скорость истечения газа из выходного устройства, тем выше тяговый КПД двигателя. Для самолетов с дозвуковыми скоростями полета данный показатель является очень важным.

В следующей части я более подробно расскажу о стандартном ТРД, так-как у многих людей могут возникнуть вопросы по его работе.

Если вам понравился данный материал — поддержите его пальцем вверх и не забудьте подписаться на канал! Читайте далее: Как устроен турбовинтовой двигатель? Отвечает авиатехник

Источник

Принцип работы ТРД (турбореактивного двигателя) самолёта

Очень много самолётов оснащены двигателем ТРД. Если у вас ассоциация связана с самолетом — это шум, то знайте, что это шум производит двигатель из-за большого количества оборотов лопаток на вентиляторе или по технической терминологии входного устройства

Это тот самый двигатель про который пойдет речь. Выглядит страшно, не правда ли? Но если знать основы, то уже становится лучше.

Это схематический чертёж ТРД. Само «сердце» самолета состоит из: входного устройства, компрессора, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла.

Принцип работы.

Воздух из атмосферы попадает в входное устройство, точнее лопатки вентилятора (входного устройства) движутся с такой скоростью, что воздух сам туда попадает(есть один из важных параметров. Это удельный расход воздуха) то есть этот термин удельный расход воздух гласит, что сколько килограммов воздуха пройдет через В.У. за 1 секунду. При запуске двигателя, В.У. так сильно затягивает воздух, что может затянуть и человека.

Компрессор.

После того как воздух прошёл через входное устройство в компрессоре он сжимается, чтобы его масса была такой же, но объём в разы меньше. Также в компрессоре резко увеличивается температура. Для чего? Чтобы он загорелся в камере сгорания.

Камера сгорания.

В камеру сгорания подаётся уже сжатый и нагретый воздух и тут происходит следующее: через определенные каналы, а именно через каналы в которых подаётся топливо от крыла, а точнее в топливной системе которая находится внутри крыла в камеру сгорания. Топливо распыляется в нагретый воздух выходит и попадает в турбину.

Турбина.

Поскольку горячий воздух выходит очень быстро, то именно он разгоняет турбину, а сама турбина это некий еще один вентилятор, но лопасти находятся под углом, тем самым создают подъёмную силу именно та, что нас нужна. Сама турбина сделана из специального материала, которые выдержит такую температуру. Осталось дело за малым. Это реактивное сопло.

Реактивное сопло.

Горячий воздух выходит очень быстро, плюс ко всему этому реактивное сопло зауженно на конце, а здесь играет уравнение неразрывности, а оно гласит, что «чем шире сосуд, тем медленней будет проходить скорость и наоборот» тем самым зауженное сопло играет нам только на руку, ведь оно увеличивает скорость, а это то что нам нужно.

Читайте также:  Самолет который не имеет двигателя как называется

Источник

Как устроен стандартный турбореактивный (ТРД) двигатель? Отвечает авиатехник

Стандартная схема турбореактивного двигателя выглядит следующим образом: входное устройство, компрессор, камера сгорания, газовая турбина и конечно же — выходное устройство.

Входное устройство ТРД служит для подвода воздуха к компрессору двигателя. За счет наличия входного устройства, происходит повышение давления воздуха перед компрессором.

Далее происходит повышение давления воздуха в самом компрессоре. На ТРД применяются центробежные и осевые компрессоры.

Для осевого компрессора характерны следующие процессы: при вращении ротора осевого компрессора, его рабочие лопатки воздействуют на поток воздуха, закручивая его, после чего поток двигается вдоль оси в сторону выхода из компрессора.

При работе центробежного компрессора, его рабочее колесо вращается, поток воздуха в этот момент попадает на его лопатки. Под действием центробежных сил воздух движется к периферии.

Осевые компрессоры нашли широкое применение в современной авиации.

Осевой компрессор состоит из ротора (часть, которая вращается) и статора (неподвижная часть компрессора). Ротор состоит из нескольких рядов рабочих лопаток, расположенных по окружности. Чередуются вдоль оси вращения.

Существуют три типа роторов: барабанные, дисковые и барабаннодисковые.

Статор компрессора состоит из кольцевого набора профилированных лопаток. Крепятся к корпусу. Таким образом у компрессора образуются ступени, которые состоят из неподвижных лопаток (спрямляющий аппарат) и ряда рабочих лопаток.

В современной авиации используются многоступенчатые компрессоры, которые способствуют увеличению процесса сжатия воздуха.

Ступени компрессора устанавливаются таким образом, чтобы воздух на выходе из одной ступени плавно обтекал лопатки следующей ступени. Направление воздуха зависит от расположения спрямляющего аппарата. Также, перед компрессором устанавливается направляющий аппарат, который, в свою очередь, аналогично СА отвечает за направление потока воздуха в компрессор. Далеко не на всех ТРД имеется в наличии направляющий аппарат.

Одним из главных элементов ТРД является камера сгорания. Она расположена за компрессором. Существует несколько типов КС: трубчатые, кольцевые и трубчато-кольцевые.

Трубчатая КС состоит из жаровой трубы и наружного кожуха, соединенных между собой. В передней части камеры сгорания устанавливаются топливные форсунки и завихритель, который служит для стабилизации пламени.

В жаровой трубе имеются отверстия для подвода воздуха, которые уменьшают перегрев.

Воспламенение ТВС происходит за счет специальных запальных устройств. Жаровые трубы между собой соединяются с помощью патрубков, которые обеспечивают поджигание смеси сразу во всех камерах.

Кольцевая КС выполняется в форме кольцевой полости, которая образуется наружным и внутренним кожухами камеры. В передней части кольцевого канала располагается жаровая труба, в носовой части — завихрители и форсунки.

Трубчато-кольцевая КС состоит из внутреннего и наружнего кожухов, которые образуют кольцевое пространство, внутри которого имеются индивидуальные жаровые трубы.

Для осуществления привода компрессора турбореактивного двигателя служит газовая турбина (осевая на современных двигателях). Могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми (до 6 ступеней). Турбина состоит из нескольких рабочих колес с рабочими лопатками (диски), а также основным узлом турбины является сопловой (направляющий) аппарат.

Рабочие колеса турбины крепятся к валу, образуя ротор. Перед рабочими лопатками каждого диска устанавливаются неподвижные сопловые аппараты. Также как и с компрессором, в совокупности эти элементы образуют ступени турбины.

Выпускное устройство состоит из выпускной трубы внутреннего конуса, стойки и реактивного сопла. Существуют сопла с регулируемым и нерегулируемым выходным сечением.

Про работу ТРД я расскажу в одной из следующих статей!

Если вам понравился данный материал, поддержите его пальцем вверх! Подписывайтесь на канал! Спасибо 🙂

Источник

Adblock
detector