Что такое кпд авиационного двигателя

Содержание
  1. Коэффициент полезного действия реактивного двигателя
  2. Смотреть что такое «Коэффициент полезного действия реактивного двигателя» в других словарях:
  3. Как устроен турбореактивный двухконтурный двигатель? Отвечает авиатехник
  4. Работа двигателя
  5. Авиационный двигатель — Aircraft engine
  6. Содержание
  7. Обрабатывающая промышленность
  8. История развития
  9. Валовые двигатели
  10. Поршневые двигатели
  11. Рядный двигатель
  12. V-образный двигатель
  13. Горизонтально расположенный двигатель
  14. Двигатель конфигурации H
  15. Радиальный двигатель
  16. Роторный двигатель
  17. Двигатель Ванкеля
  18. Циклы горения
  19. Силовые турбины
  20. Турбовинтовой
  21. Турбовальный
  22. Электроэнергия
  23. Двигатели реакции
  24. Реактивные турбины
  25. Турбореактивный
  26. Турбовентиляторный
  27. Импульсные форсунки
  28. Ракета
  29. Реактивные двигатели с предварительным охлаждением
  30. Поршнево-двухконтурный гибридный двигатель
  31. Нумерация позиций двигателя
  32. Топливо

Коэффициент полезного действия реактивного двигателя

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое «Коэффициент полезного действия реактивного двигателя» в других словарях:

коэффициент полезного действия реактивного двигателя — Рис. 1. Полётный коэффициент полезного действия. коэффициент полезного действия реактивного двигателя — безразмерная величина, характеризующая степень совершенства реактивного двигателя как тепловой машины и реактивного движителя. Различают… … Энциклопедия «Авиация»

коэффициент полезного действия реактивного двигателя — Рис. 1. Полётный коэффициент полезного действия. коэффициент полезного действия реактивного двигателя — безразмерная величина, характеризующая степень совершенства реактивного двигателя как тепловой машины и реактивного движителя. Различают… … Энциклопедия «Авиация»

коэффициент полезного действия реактивного двигателя — Рис. 1. Полётный коэффициент полезного действия. коэффициент полезного действия реактивного двигателя — безразмерная величина, характеризующая степень совершенства реактивного двигателя как тепловой машины и реактивного движителя. Различают… … Энциклопедия «Авиация»

коэффициент полезного действия реактивного двигателя — Рис. 1. Полётный коэффициент полезного действия. коэффициент полезного действия реактивного двигателя — безразмерная величина, характеризующая степень совершенства реактивного двигателя как тепловой машины и реактивного движителя. Различают… … Энциклопедия «Авиация»

Комбинированный двигатель — двигатель авиационный, в котором сочетаются элементы двигателей различных схем с целью улучшения его характеристик в широком диапазоне условий полёта и режимов работы. Исходными для образования К. д. могут служить двигатели, работающие по циклам … Энциклопедия техники

комбинированный двигатель — комбинированный двигатель — двигатель авиационный, в котором сочетаются элементы двигателей различных схем с целью улучшения его характеристик в широком диапазоне условий полёта и режимов работы. Исходными для образования К. д. могут служить … Энциклопедия «Авиация»

комбинированный двигатель — комбинированный двигатель — двигатель авиационный, в котором сочетаются элементы двигателей различных схем с целью улучшения его характеристик в широком диапазоне условий полёта и режимов работы. Исходными для образования К. д. могут служить … Энциклопедия «Авиация»

Схемы вертолетов — Реактивный момент, действующий на корпус вертолёта, и его компенсация Схема вертолета описывает количество несущих винтов вертолёта, а также тип устройств, используемых для управления вертолетом. Усилие для раскручивания несущего винта мож … Википедия

авиация — Рис. 1. Изменение приведённой «вредной» площади манёвренных истребителей по годам. авиация (франц. aviation, от лат. avis птица) широкое понятие, связанное с полётами в атмосфере аппаратов тяжелее воздуха. А. включает необходимые технические… … Энциклопедия «Авиация»

авиация — Рис. 1. Изменение приведённой «вредной» площади манёвренных истребителей по годам. авиация (франц. aviation, от лат. avis птица) широкое понятие, связанное с полётами в атмосфере аппаратов тяжелее воздуха. А. включает необходимые технические… … Энциклопедия «Авиация»

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.

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

Авиационный двигатель — Aircraft engine

Авиационный двигатель , который часто называют в качестве авиационного двигателя , является компонентом мощности из самолета двигательной системы . Большинство авиационных двигателей представляют собой поршневые двигатели или газовые турбины , хотя в последние годы многие небольшие БПЛА использовали электродвигатели .

Содержание

Обрабатывающая промышленность

В коммерческой авиации основными западными производителями турбовентиляторных двигателей являются Pratt & Whitney (дочерняя компания Raytheon Technologies ), General Electric , Rolls-Royce и CFM International (совместное предприятие Safran Aircraft Engines и General Electric). [1] Российские производители включают Объединенную двигателестроительную корпорацию , Авиадвигатель и Климов . Китайская корпорация Aeroengine была образована в 2016 году в результате слияния нескольких небольших компаний.

Крупнейшим производителем турбовинтовых двигателей для авиации общего назначения является компания Pratt & Whitney. General Electric объявила в 2015 году о выходе на рынок.

История развития

  • 1848: Джон Стрингфеллоу создал паровой двигатель для 10-футовой модели самолета с размахом крыльев, которая совершила первый полет с двигателем, хотя и с незначительной полезной нагрузкой.
  • 1903: Чарли Тейлор построил рядный двигатель , в основном из алюминия, для Wright Flyer (12 лошадиных сил).
  • 1903: двигатель Manly-Balzer устанавливает стандарты для более поздних радиальных двигателей .
  • 1906: Леон Левавассер производит успешный двигатель V8 с водяным охлаждением для использования в самолетах.
  • 1908: Рене Лорин патентует конструкцию ПВРД .
  • 1908: Луи Сеген разработал Gnome Omega , первый в мире роторный двигатель, который будет производиться серийно. В 1909 году самолет Farman III с двигателем Gnome получил приз за наибольшую беспосадочную дальность полета на Реймсе Гранд Семен д’Авиэйшн, установив мировой рекорд по продолжительности полета в 180 километров (110 миль).
  • 1910: Coandă-1910 , неудачный самолет с воздуховодом, выставленный в Парижском аэросалоне, с поршневым двигателем. Самолет никогда не летал, но был получен патент на отвод выхлопных газов в воздуховод для увеличения тяги.
  • 1914: Огюст Рато предлагает использовать выхлопной компрессор — турбокомпрессор — для улучшения высотных характеристик; не принимается после испытаний
  • 1917-18 — The Idflieg -numbered R.30 / 16 примера из Императорских ГерманскихИмперского военно-воздушных сил Германии «sЦеппелин-Штакен R.VI тяжелого бомбардировщика становится самым ранним известным самолет нагнетателя оборудованных летать с Mercedes D.II рядного шестицилиндрового двигателя в центральной части фюзеляжа установлен механический нагнетатель Brown-Boveri для четырех двигателей Mercedes D.IVa R.30 / 16 .
  • 1918: Сэнфорд Александр Мосс подхватывает идею Рато и создает первый успешный турбокомпрессор.
  • 1926: Armstrong Siddeley Jaguar IV (S), первый серийный двигатель с наддувом для использования в самолетах; двухрядный радиальный с шестеренчатым центробежным нагнетателем .
  • 1930: Фрэнк Уиттл подал свой первый патент на турбореактивный двигатель .
  • Июнь 1939 года: Heinkel He 176 — первый успешный самолет, работающий исключительно от жидкостного ракетного двигателя.
  • Август 1939 года: турбореактивный двигатель Heinkel HeS 3 приводит в движение новаторский немецкий самолет Heinkel He 178 .
  • 1940: Jendrassik CS-1 , первый в мире турбовинтовой двигатель. Не сдан в эксплуатацию.
  • 1943 Daimler-Benz DB 670 , первые запуски ТРДД
  • 1944: Мессершмитт Me 163 B Komet , первый в мире боевой реактивный самолет.
  • 1945 год: взлетает первый самолет с турбовинтовым двигателем, модифицированный Gloster Meteor с двумя двигателями Rolls-Royce Trent .
  • 1947: Реактивный самолет Bell X-1 превосходит скорость звука.
  • 1948: 100 л.с. 782, первый турбовальный двигатель, применяемый в самолетах; в 1950 г. использовался для разработки более крупного двигателя Turbomeca Artouste мощностью 280 л.с. (210 кВт) .
  • 1949 г .: Leduc 010 , первый в мире полет с прямоточным воздушным двигателем .
  • 1950: Ввод в эксплуатацию первого в мире серийного двухконтурного двухконтурногодвигателя Rolls-Royce Conway .
  • 1968: Ввод в эксплуатациюдвухконтурного двухконтурногодвигателя General Electric TF39, обеспечивающий большую тягу и гораздо лучшую эффективность.
  • 2002: HyShotГПВРД прилетела погружения.
  • 2004: НАСА X-43 , первый ГПВП, поддерживающий высоту.
  • 2020: Pipistrel E-811 — первый электрический авиационный двигатель, получивший сертификат типа от EASA . На нем установлен Pipistrel Velis Electro , первый полностью электрический самолет, сертифицированный EASA.

Валовые двигатели

Поршневые двигатели

Рядный двигатель

В этой записи для ясности термин «рядный двигатель» относится только к двигателям с одним рядом цилиндров, как используется в автомобильном языке, но в авиационных терминах фраза «рядный двигатель» также охватывает V-образные и оппозитные двигатели ( как описано ниже), и не ограничивается двигателями с одним рядом цилиндров. Это обычно для того, чтобы отличать их от радиальных двигателей . Прямой двигатель обычно имеет четное количество цилиндров, но есть экземпляры трех- и пятицилиндровых двигателей. Самым большим преимуществом рядного двигателя является то, что он позволяет конструировать самолет с низкой лобовой площадью, чтобы минимизировать сопротивление. Если коленчатый вал двигателя расположен над цилиндрами, это называется перевернутым рядным двигателем: это позволяет устанавливать гребной винт высоко, чтобы увеличить дорожный просвет и укороченное шасси. К недостаткам рядного двигателя можно отнести плохое соотношение мощности к весу , поскольку картер и коленчатый вал длинные и, следовательно, тяжелые. Рядный двигатель может иметь воздушное или жидкостное охлаждение, но жидкостное охлаждение более распространено, потому что трудно получить достаточный воздушный поток для непосредственного охлаждения задних цилиндров. Рядные двигатели были распространены в ранних самолетах; один был использован в Wright Flyer , самолете, совершившем первый управляемый полет с двигателем. Однако вскоре стали очевидными присущие конструкции недостатки, и от рядной конструкции отказались, став редкостью в современной авиации.

Для других конфигураций авиационных рядных двигателей, таких как X-двигатели , U-двигатели , H-двигатели и т. Д., См. Встроенный двигатель (воздухоплавание) .

V-образный двигатель

Цилиндры в этом двигателе расположены в двух рядных рядах, обычно наклоненных на 60–90 градусов друг от друга и приводящих в движение общий коленчатый вал. Подавляющее большинство V-образных двигателей имеют водяное охлаждение. V-образная конструкция обеспечивает более высокое отношение мощности к массе, чем рядный двигатель, при сохранении небольшой площади лобовой части. Возможно, самым известным примером этой конструкции является легендарный двигатель Rolls-Royce Merlin , 27-литровый (1649 в 3 ) двигатель V12 с углом поворота 60 °, использовавшийся, в частности, в Спитфайрах , сыгравших важную роль в Битве за Британию .

Горизонтально расположенный двигатель

Горизонтально расположенный двигатель, также называемый плоским или оппозитным двигателем, имеет два ряда цилиндров на противоположных сторонах расположенного в центре картера. Двигатель имеет либо воздушное, либо жидкостное охлаждение, но преобладают версии с воздушным охлаждением. Оппозиционные двигатели устанавливаются с коленчатым валом в горизонтальном положении на самолетах , но могут быть установлены с вертикальным коленчатым валом на вертолетах . Из-за расположения цилиндров возвратно-поступательные силы имеют тенденцию отменяться, что приводит к плавной работе двигателя. Двигатели оппозитного типа имеют высокое отношение мощности к массе, потому что у них сравнительно небольшой и легкий картер. Кроме того, компактное расположение цилиндров уменьшает площадь лобовой части двигателя и обеспечивает упрощенную установку, которая сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление. Эти двигатели всегда имеют четное количество цилиндров, так как цилиндр с одной стороны картера «противостоит» цилиндру с другой стороны.

Оппозиционные четырех- и шестицилиндровые поршневые двигатели с воздушным охлаждением на сегодняшний день являются наиболее распространенными двигателями, используемыми в небольших самолетах авиации общего назначения, которым требуется до 400 лошадиных сил (300 кВт) на двигатель. Самолеты, которым требуется более 400 лошадиных сил (300 кВт) на двигатель, обычно оснащаются газотурбинными двигателями .

Двигатель конфигурации H

Двигатель H-конфигурации — это, по сути, пара горизонтально расположенных друг с другом двигателей, расположенных вместе, причем два коленчатых вала соединены вместе.

Радиальный двигатель

Этот тип двигателя имеет один или несколько рядов цилиндров, расположенных вокруг расположенного в центре картера . Каждый ряд обычно имеет нечетное количество цилиндров для обеспечения плавной работы. Радиальный двигатель имеет только один ход кривошипа на ряд и относительно небольшой картер, что обеспечивает благоприятное соотношение мощности к массе . Поскольку цилиндрическая конструкция открывает воздуху большую часть теплоизлучающих поверхностей двигателя и имеет тенденцию нейтрализовать возвратно-поступательные усилия, радиальные элементы имеют тенденцию к равномерному охлаждению и плавному ходу. Нижние цилиндры, которые находятся под картером, могут собирать масло, когда двигатель был остановлен на продолжительное время. Если это масло не удалить из цилиндров перед запуском двигателя, это может привести к серьезным повреждениям из-за гидростатической блокировки .

В большинстве радиальных двигателей цилиндры расположены равномерно вокруг коленчатого вала, хотя некоторые ранние двигатели, иногда называемые полурадиальными двигателями или двигателями с вентиляторной конфигурацией, имели неравномерное расположение. Самым известным двигателем этого типа является двигатель Anzani, который был установлен на Bleriot XI, использовавшемся для первого полета через Ла-Манш в 1909 году. Недостатком такой конструкции являлся необходимость в тяжелом противовесе для коленчатого вала, но он использовался во избежание эти свечи зажигания промасливания вверх.

В конструкции военных самолетов большая лобовая часть двигателя служила дополнительным слоем брони для пилота. Кроме того, двигатели с воздушным охлаждением, без уязвимых радиаторов, немного менее подвержены боевым повреждениям и иногда продолжают работать, даже если один или несколько цилиндров отстреляны. Однако большая лобовая площадь также привела к тому, что самолет с аэродинамически неэффективной увеличенной лобовой площадью.

Роторный двигатель

Роторные двигатели имеют цилиндры, расположенные по кругу вокруг картера, как и в радиальном двигателе (см. Выше), но коленчатый вал прикреплен к планеру, а винт прикреплен к картеру двигателя, так что картер и цилиндры вращаются. Преимущество этой конструкции состоит в том, что удовлетворительный поток охлаждающего воздуха поддерживается даже при низких скоростях полета, сохраняются преимущество в весе и простота обычного двигателя с воздушным охлаждением без одного из их основных недостатков. Первым практичным роторным двигателем был Gnome Omega, разработанный братьями Сегуин и впервые взлетевший в 1909 году. Его относительная надежность и хорошее соотношение мощности и веса резко изменили авиацию. Перед Первой мировой войной большинство рекордов скорости было достигнуто с использованием самолетов с двигателями Gnome, а в первые годы войны роторные двигатели преобладали в типах самолетов, для которых скорость и маневренность имели первостепенное значение. Для увеличения мощности строились двигатели с двумя рядами цилиндров.

Однако гироскопические эффекты тяжелого вращающегося двигателя создавали проблемы с управлением в самолетах, и двигатели также потребляли большое количество масла, так как они использовали смазку с полной потерей масла, при этом масло смешивалось с топливом и выбрасывалось с выхлопными газами. Для смазки использовалось касторовое масло , так как оно не растворяется в бензине, и образующиеся пары вызывали у пилотов тошноту. Конструкторы двигателей всегда знали о многих ограничениях роторного двигателя, поэтому, когда двигатели в статическом стиле стали более надежными и обеспечили лучшие удельный вес и расход топлива, дни роторного двигателя были сочтены.

Двигатель Ванкеля

Ванкеля представляет собой тип роторного двигателя. Двигатель Ванкеля составляет примерно половину веса и размера традиционного четырехтактного поршневого двигателя с равной выходной мощностью и намного меньшей сложности. В авиастроении очень важно соотношение мощности и веса, поэтому двигатель Ванкеля является хорошим выбором. Поскольку двигатель обычно имеет алюминиевый корпус и стальной ротор, а алюминий при нагревании расширяется больше, чем сталь, двигатель Ванкеля не заклинивает при перегреве, в отличие от поршневого двигателя. Это важный фактор безопасности при использовании в авиации. Значительное развитие этих конструкций началось после Второй мировой войны , но в то время авиационная промышленность предпочитала использование газотурбинных двигателей. Считалось, что турбореактивные или турбовинтовые двигатели могут приводить в действие все самолеты, от самых больших до самых маленьких. Двигатель Ванкеля не нашел широкого применения в самолетах, но Mazda использовала его в популярной линейке спортивных автомобилей . Французская компания Citroën разработала вертолет RE-2 [ fr ] с двигателем Ванкеля в 1970-х годах.

В наше время двигатель Ванкеля используется в моторных планерах, где решающее значение имеют компактность, легкий вес и плавность хода.

Ныне несуществующей Staverton основе фирма Midwest разработаны и изготовлены одно- и Двухроторные авиационных двигателей, в серии Midwest AE . Эти двигатели были разработаны на основе двигателя мотоцикла Norton Classic . Версия с двумя винтами была установлена ​​на ARV Super2 и Rutan Quickie . Однороторный двигатель был установлен на мотоплане Chevvron и на мотоплане Schleicher ASH . После распада MidWest все права были проданы компании Diamond of Austria, которая с тех пор разработала версию двигателя MkII.

В качестве экономичной альтернативы сертифицированным авиационным двигателям некоторые двигатели Ванкеля, снятые с автомобилей и переоборудованные для использования в авиации, были установлены в самодельные экспериментальные самолеты . Установки Mazda мощностью от 100 лошадиных сил (75 кВт) до 300 лошадиных сил (220 кВт) могут быть лишь долей стоимости традиционных двигателей. Такие преобразования впервые произошли в начале 1970-х годов; и по состоянию на 10 декабря 2006 г. Национальный совет по безопасности на транспорте имеет только семь отчетов об инцидентах с самолетами с двигателями Mazda, и ни один из них не является отказом из-за конструктивных или производственных недостатков.

Циклы горения

Самый распространенный цикл сгорания для авиационных двигателей — четырехтактный с искровым зажиганием. Двухтактное искровое зажигание также использовалось для небольших двигателей, в то время как дизельный двигатель с воспламенением от сжатия используется редко.

Начиная с 30-х годов прошлого века предпринимались попытки создать практичный авиационный дизельный двигатель . В целом, дизельные двигатели более надежны и намного лучше подходят для длительной работы на средних установках мощности. Легкие сплавы 1930-х годов не справлялись с задачей обработки гораздо более высоких степеней сжатия дизельных двигателей, поэтому они, как правило, имели низкую удельную мощность и были необычны по этой причине, хотя радиальный двигатель Clerget 14F Diesel (1939 г. ) имеет такое же отношение мощности к массе, что и бензиновый радиал. Усовершенствования в технологии дизельного двигателя в автомобилях (ведущие к гораздо лучшему соотношению мощности и веса), гораздо лучшая топливная эффективность дизеля и высокое относительное налогообложение AVGAS по сравнению с Jet A1 в Европе — все это привело к возрождению интереса к использованию дизелей для самолетов. . Thielert Aircraft Engines преобразовала автомобильные двигатели Mercedes Diesel, сертифицировала их для использования в самолетах и ​​стала OEM-поставщиком Diamond Aviation для их легкого близнеца. Финансовые проблемы преследовали Thielert, поэтому дочерняя компания Diamond — Austro Engine — разработала новый турбодизель AE300 , также основанный на двигателе Mercedes. Конкурирующие новые дизельные двигатели могут повысить топливную эффективность и снизить выбросы свинца в малые самолеты, что представляет собой самое большое изменение в двигателях легких самолетов за десятилетия.

Силовые турбины

Турбовинтовой

Военным истребителям нужна очень высокая скорость, а многим гражданским самолетам — нет. Тем не менее, конструкторы гражданских самолетов хотели извлечь выгоду из высокой мощности и низких эксплуатационных расходов, которые предлагал газотурбинный двигатель. Так родилась идея соединить турбинный двигатель с традиционным гребным винтом. Поскольку газовые турбины оптимально вращаются на высокой скорости, турбовинтовой двигатель оснащен коробкой передач для снижения скорости вала, так что наконечники гребных винтов не достигают сверхзвуковых скоростей. Часто турбины, приводящие в движение воздушный винт, отделены от остальных вращающихся компонентов, так что они могут вращаться с максимальной скоростью (называемой двигателем с свободной турбиной). Турбовинтовой двигатель очень эффективен при эксплуатации в диапазоне крейсерских скоростей, для которых он был разработан, обычно от 200 до 400 миль в час (от 320 до 640 км / ч).

Турбовальный

Турбовальные двигатели используются в основном для вертолетов и вспомогательных силовых установок . Турбовальный двигатель в принципе похож на турбовинтовой, но в турбовинтовом винт поддерживается двигателем, а двигатель прикреплен болтами к корпусу самолета : в турбовальном двигатель не оказывает прямой физической поддержки несущим винтам вертолета. Ротор соединен с трансмиссией, которая привинчена к планеру, а турбовальный двигатель приводит трансмиссию в движение. Некоторые считают это различие незначительным, поскольку в некоторых случаях авиационные компании делают турбовинтовые и турбовальные двигатели на основе одной и той же конструкции.

Электроэнергия

Ряд самолетов с электрическим приводом, таких как QinetiQ Zephyr , был разработан с 1960-х годов. Некоторые из них используются как военные дроны . Во Франции в конце 2007 года был пролетел обычный легкий самолет с электродвигателем мощностью 18 кВт и литий-полимерными батареями, преодолевший более 50 километров (31 миль), что стало первым электрическим самолетом, получившим сертификат летной годности .

18 мая 2020 года Pipistrel E-811 стал первым электрическим авиационным двигателем, получившим сертификат типа от EASA для использования в авиации общего назначения . E-811 приводит в действие Pipistrel Velis Electro .

Были проведены ограниченные эксперименты с солнечной электрической двигательной установкой, в частности, с пилотируемыми Solar Challenger и Solar Impulse и беспилотным самолетом NASA Pathfinder .

Многие крупные компании, такие как Siemens, разрабатывают электродвигатели с высокими рабочими характеристиками для использования в самолетах. Кроме того, SAE демонстрирует новые разработки в таких элементах, как электродвигатели с сердечником из чистой меди и с большей эффективностью. Компания Axter Aerospace, Мадрид, Испания, предлагает к продаже гибридную систему в качестве аварийного резервного питания и дополнительной мощности на взлете. [2]

Небольшие мультикоптеры БПЛА почти всегда приводятся в действие электродвигателями.

Двигатели реакции

Реактивные двигатели создают тягу для приведения в движение летательного аппарата, выбрасывая выхлопные газы с высокой скоростью из двигателя, что является результирующей реакцией сил, движущих самолет вперед. Наиболее распространенными реактивными двигателями являются турбореактивные двигатели, турбовентиляторные и ракетные двигатели. Также летали другие типы, такие как импульсные , ПВРД , ГПВД и импульсные детонационные двигатели . В реактивных двигателях кислород, необходимый для сгорания топлива, поступает из воздуха, в то время как ракеты несут кислород в той или иной форме как часть топливной нагрузки, что позволяет использовать их в космосе.

Реактивные турбины

Турбореактивный

Турбореактивный двигатель — это тип газотурбинного двигателя, который первоначально был разработан для военных истребителей во время Второй мировой войны . Турбореактивный двигатель — самая простая из всех авиационных газовых турбин. Он состоит из компрессора для всасывания и сжатия воздуха, секции сгорания, где топливо добавляется и зажигается, одной или нескольких турбин, которые отбирают мощность из расширяющихся выхлопных газов для приведения в действие компрессора, и выхлопного сопла, которое ускоряет выхлопные газы. задняя часть двигателя для создания тяги. Когда были введены турбореактивные двигатели, максимальная скорость оснащенных ими истребителей была как минимум на 100 миль в час выше, чем у конкурирующих самолетов с поршневым двигателем. В послевоенные годы недостатки турбореактивного двигателя постепенно стали очевидны. Ниже скорости 2 Маха турбореактивные двигатели очень неэффективны по топливу и создают огромное количество шума. Ранние разработки также очень медленно реагировали на изменение мощности, что убило многих опытных пилотов, когда они попытались перейти на реактивные двигатели. Эти недостатки в конечном итоге привели к краху чисто турбореактивного двигателя, и лишь несколько типов все еще находятся в производстве. Последним авиалайнером, который использовал турбореактивные двигатели, был Concorde , скорость полета которого составляла 2 Маха, что позволяло двигателю быть высокоэффективным.

Турбовентиляторный

Турбореактивный двухконтурный двигатель во многом похож на турбореактивный, но с увеличенным вентилятором в передней части, который обеспечивает тягу почти так же, как воздушный винт , что приводит к повышению топливной экономичности . Хотя вентилятор создает тягу, как пропеллер, окружающий воздуховод освобождает его от многих ограничений, ограничивающих производительность воздушного винта. Эта операция является более эффективным способом обеспечения тяги, чем простое использование только одного реактивного сопла , а турбовентиляторные двигатели более эффективны, чем пропеллеры, в трансзвуковом диапазоне скоростей самолета и могут работать в сверхзвуковом диапазоне . Турбореактивный двигатель обычно имеет дополнительные ступени турбины для вращения вентилятора. Турбореактивные двухконтурные двигатели были одними из первых двигателей, в которых использовалось несколько золотников — концентрические валы, которые могут свободно вращаться со своей скоростью, — чтобы двигатель быстрее реагировал на изменение требований к мощности. Турбореактивные двигатели грубо делятся на категории с малым байпасом и с высоким байпасом. Обводной воздух течет через вентилятор, но вокруг активной зоны жиклера, не смешиваясь с топливом и не сгорая. Отношение этого воздуха к количеству воздуха, проходящего через сердечник двигателя, и есть коэффициент перепуска. Двигатели с малым байпасом предпочтительны для военных применений, таких как истребители, из-за высокого отношения тяги к весу, в то время как двигатели с большим байпасом предпочтительнее для гражданского использования из-за хорошей топливной эффективности и низкого уровня шума. Турбореактивные двухконтурные двигатели с высокой степенью байпаса обычно наиболее эффективны, когда самолет движется со скоростью от 500 до 550 миль в час (от 800 до 885 км / ч), крейсерской скорости большинства крупных авиалайнеров. ТРДД с малым байпасом могут достигать сверхзвуковых скоростей, хотя обычно только при наличии форсажных камер .

Импульсные форсунки

Импульсные форсунки — это механически простые устройства, которые в повторяющемся цикле втягивают воздух через обратный клапан в передней части двигателя в камеру сгорания и зажигают ее. Сгорание вытесняет выхлопные газы из задней части двигателя. Он производит мощность в виде серии импульсов, а не в виде постоянного выходного сигнала, отсюда и название. Единственным применением этого типа двигателя была немецкая беспилотная летающая бомба V1 времен Второй мировой войны . Хотя эти же двигатели также использовались экспериментально для эрзац-истребителей, чрезвычайно громкий шум, производимый двигателями, вызывал механические повреждения планера, которых было достаточно, чтобы сделать эту идею неосуществимой.

Ракета

Некоторые самолеты использовали ракетные двигатели для управления основной тягой или ориентацией, особенно Bell X-1 и North American X-15 . Ракетные двигатели не используются для большинства самолетов из-за очень низкого КПД по энергии и топливу, но они использовались для коротких скачков скорости и взлета. Там, где эффективность топлива / топлива не имеет большого значения, могут быть полезны ракетные двигатели, поскольку они производят очень большую тягу и очень мало весят.

Реактивные двигатели с предварительным охлаждением

Для очень высоких сверхзвуковых / низких гиперзвуковых скоростей полета установка системы охлаждения в воздуховод водородного реактивного двигателя позволяет увеличить впрыск топлива на высокой скорости и избавляет от необходимости делать канал из огнеупорных или активно охлаждаемых материалов. Это значительно улучшает соотношение тяги и веса двигателя на высоких оборотах.

Считается, что такая конструкция двигателя могла бы обеспечить достаточные характеристики для полета в противоположном направлении со скоростью 5 Махов или даже позволить одноступенчатому орбитальному аппарату быть практичным. Гибридный воздушно- реактивный двигатель SABRE находится в стадии разработки.

Поршнево-двухконтурный гибридный двигатель

В апреле 2018 года берлинского авиасалона , Мюнхен -научно — исследовательский институт де: Bauhaus Luftfahrt представила высокопроизводительный композитный цикл двигатель на 2050 год , совмещая направленный турбовентиляторный с поршневым двигателем ядром. Диаметр 2,87 м, 16-лопасть вентилятора дает 33,7 сверхвысокой степень двухконтурности , движимый редукторный турбины низкого давления , но привод компрессора высокого давления поступает из поршневого двигателя с двумя 10 поршневых банков без турбины высокого давления , повышение эффективности с нестационарным изохорным — изобарным горением при более высоких пиковых давлениях и температур. Двигатель мощностью 11 200 фунтов (49,7 кН) мог установить 50-местный региональный самолет .

Крейсерский TSFC будет составлять 11,5 г / кН / с (0,406 фунта / фунт-сила / час) для общего КПД двигателя 48,2%, для температуры горелки 1700 K (1430 ° C), общего перепада давления 38 и пикового значения. давление 30 МПа (300 бар). Хотя масса двигателя увеличивается на 30%, расход авиационного топлива снижается на 15%. Спонсируемые Европейской Комиссией в рамках проекта Framework 7 LEMCOTEC , Bauhaus Luftfahrt, MTU Aero Engines и GKN Aerospace представили концепцию в 2015 году, повысив общий коэффициент давления в двигателе до более 100 для снижения расхода топлива на 15,2% по сравнению с двигателями 2025 года.

Нумерация позиций двигателя

На многомоторных самолетах положения двигателей пронумерованы слева направо с точки зрения пилота, смотрящего вперед, поэтому, например, на четырехмоторном самолете, таком как Boeing 747 , двигатель № 1 находится слева, дальше всего от фюзеляжа, а двигатель № 3 — с правой стороны, ближайшей к фюзеляжу.

В случае двухмоторного двигателя English Electric Lightning , который имеет два реактивных двигателя, установленных на фюзеляже один над другим, двигатель № 1 находится ниже и впереди двигателя № 2, который находится сверху и сзади.

В Cessna 337 Скаймастер , в двухтактном двухмоторного самолета, двигатель № 1 представляет собой один на передней части фюзеляжа, в то время как двигатель № 2 на корме кабины.

Топливо

Поршневые (поршневые) двигатели самолетов обычно предназначены для работы на авиационном бензине . Avgas имеет более высокое октановое число, чем автомобильный бензин, что обеспечивает более высокую степень сжатия , выходную мощность и эффективность на больших высотах. В настоящее время наиболее распространенным Avgas является 100LL. Это относится к октановому числу ( октановое число 100) и содержанию свинца (LL = низкое содержание свинца по сравнению с историческими уровнями свинца в Avgas до регулирования).

Нефтеперерабатывающие заводы смешивают Avgas с тетраэтилсвинцом (TEL) для достижения такого высокого октанового числа, практика, которую правительства больше не разрешают для бензина, предназначенного для дорожных транспортных средств. Сокращение предложения TEL и возможность введения экологического законодательства, запрещающего его использование, сделали поиск заменителя топлива для самолетов авиации общего назначения приоритетом для организаций пилотов.

Турбинные двигатели и авиационные дизельные двигатели сжигают различные сорта авиакеросина . Реактивное топливо — это относительно менее летучий нефтепродукт на основе керосина , сертифицированный по строгим авиационным стандартам с дополнительными присадками.

В модельных самолетах обычно используются нитродвигатели (также известные как «двигатели накаливания» из-за использования свечи накаливания ), работающие на топливе накаливания , смеси метанола , нитрометана и смазки. Также имеются в продаже модели самолетов и вертолетов с электрическим приводом. Небольшие мультикоптеры БПЛА почти всегда работают от электричества, но более крупные конструкции с бензиновым двигателем находятся в стадии разработки.

Источник

Читайте также:  Тип двигателя sohc что это
Adblock
detector
Часть серии по
Двигательная установка самолета
Вал двигателя :
приводные гребные винты , роторы , канальные вентиляторы или винтовентиляторов
  • Внутренние тепловые двигатели :
    • Поршневой двигатель
      • Дизель
    • Двигатель Ванкеля
    • Турбины :
      • Турбовинтовой
      • Турбовальный
  • Внешние тепловые двигатели :
    • На паровой тяге
  • Электродвигатели :
    • Электрический самолет
  • Заводные приводы:
    • Пружинный
    • Человеческое питание
Двигатели реакции
  • Турбины :
    • Турбореактивный
    • Турбовентиляторный
    • Пропфан
  • Ракетный
  • Motorjet
  • Pulsejet
    • Бесклапанный импульсный двигатель
  • Ramjet
    • Scramjet