Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как правильно эксплуатировать двигатель с турбиной


Как правильно эксплуатировать турбодизельный двигатель — DRIVE2

Прогресс уже давно не стоит на месте: прежние тихоходные, но шумные дизельные моторы стали работать тише, а мощи, и, соответственно, динамики у них прибавилось. Причем, заметный прорыв в этом направлении случился тогда, когда на дизельные силовые установки начали устанавливать турбонаддув. Сегодня множество автомобилей, оснащенных дизельными двигателями, имеют в конструкции турбину. Однако не все владельцы машин с такими агрегатами знают, как правильно эксплуатировать турбодизельный двигатель так, чтобы он прослужил как можно дольше. Мы подготовили восемь простых советов, которые помогут нынешним или потенциальным владельцам машин с подобными агрегатами не допускать просчетов в эксплуатации турбины.

Совет №1.
Держите уровень масла под контролем. Всем двигателям вообще, а рассматриваемому нами турбированному дизельному мотору в частности, не рекомендуется масляное голодание. Ведь масло в таком агрегате играет особую роль, смазывая подшипники скольжения и качения турбокомпрессора. Когда уровень моторного масла падает, подшипники не получают нужного количества смазки, что приводит к их скорому износу и выходу из строя. Поэтому рекомендуем как можно чаще проверять уровень масла в картере двигателя и при обнаружении дефицита смазки, немедленно доливать нужно количество. Кроме того, необходимо выяснить причину, по которой в системе падает уровень масла (это может быть загрязнение либо не герметичность масляной системы, выход из строя масляного насоса и прочее) и незамедлительно ее устранить.

Совет №2.
Используйте только качественное моторное масло. Раз уж приобрели автомобиль с турбодизельным двигателем, не скупитесь на заправку его качественным и рекомендованным производителем моторным маслом. Тут как в известной поговорке: сэкономите на рыбке, получите плохую юшку. Выше мы уже указали, какую роль играет моторное масло для турбины, поэтому заливать в двигатель абы какое масло – значит, заранее обрекать турбокомпрессор силовой установки своей машины на медленную смерть. Важно помнить: масла, рекомендованные для турбированных агрегатов, отличны по составу от обычных масел ввиду того, что при работе в турбине они подвержены воздействию куда больших температур и нагрузок, чем в атмосферном моторе. Еще один немаловажный аспект: крайне не рекомендуется смешивать разные по коэффициенту вязкости масла, например, доливать в двигатель масло 5w-30, если там уже было залито 10w-40.

Совет №3.
Следите за качеством дизельного топлива. Турбина дизельного двигателя чувствительна не только к качеству моторного масла, но и к качеству топлива, которым вы «кормите» свой автомобиль. При использовании горючего низкого качества вероятно засорение топливной системы двигателя, что, в свою очередь, сказывается на потере мощности двигателя, из-за чего турбина, чтобы восполнить этот пробел в оборотах, вынуждена работать на пределе мощности. А это может привести к сокращению срока ее эксплуатации. Поэтому рекомендуем по возможности заправляться только на проверенных АЗС. Если не уверены в качестве горючего, его лучше дополнительно отфильтровать.

Совет №4.
Избегайте перегазовок в момент запуска турбированного двигателя. Следовать этому совету нужно, прежде всего, тем владельцам машин, у которых не установлена система запуска/остановки двигателя Start&Stop. Дело в том, что при запуске двигателя масляные каналы еще не заполнены моторным маслом, при нажатии на педаль акселератора вы даете нагрузку на турбину, которая вращается практически без масла, вследствие чего быстро изнашиваются ее узлы (бронзо-графитовые подшипники скольжения и качения), что в конечном итоге приводит к выходу из строя турбокомпрессора.
Поэтому настоятельно рекомендуем подавать газ плавно, и некоторое время (в течение 5 минут максимум) после запуска дать двигателю поработать на холостых оборотах, а затем начать движение на низких оборотах, постепенно увеличивая нагрузку. Оговоримся, что это важно для двигателей, не оснащенных системой Start&Stop.

Совет №5.
Держите при езде средние обороты. Турбина двигателя – это агрегат, постоянно работающий при высоких нагрузках, поэтому ездить на автомобиле с таким агрегатом длительное время на низких оборотах нельзя. Вообще же рекомендуется несколько раз в неделю давать турбине мотора поработать на предельно высоких оборотах: таким образом, вы активируете процесс очистки системы наддува турбокомпрессора, что в дальнейшем поможет продлить срок эксплуатации агрегата. Важно избегать «перекручивания» турбины, то есть длительной езды на высоких оборотах. При этом ротор турбокомпрессора испытывает повышенные нагрузки, что приводит к дисбалансу в его работе и, как следствие, выходу из строя его узлов. Поэтому при езде на автомобиле с подобным типом мотора лучше всего придерживаться средних оборотов.

Совет №6.
Не глушите двигатель сразу после остановки автомобиля. Этот совет особенно важен для автолюбителей, чьи турбодизельные моторы не оснащены системой Start&Stop. Дело в том, что при незамедлительной остановке двигателя крыльчатки турбины еще продолжают вращаться, но масла, которые смазывает их, уже недостаточно, что приводит к перегреву узлов турбокомпрессора (ротора и подшипников). А это, в свою очередь, ведет к повышенному износу указанных частей турбины. Поэтому после остановки дайте поработать двигателю на холостых оборотах короткое (не более 5 минут) время. За это время турбина охладится и ее можно деактивировать.

Совет №7.
Избегайте длительной работы мотора на холостых оборотах. Для турбированного двигателя работа на холостых оборотах в течение 20-30 минут – смерти подобна. Дело в том, что при таком режиме работы двигателя может произойти закоксовка (проще говоря, засорение) турбины, а именно маслоотводящей трубки, привода изменения геометрии турбины. Также при длительной работе на холостых оборотах возможен подсос моторного масла в цилиндры двигателя, что может привести к выходу из строя компонентов цилиндропоршневой группы. Если вы все же держите мотор длительное время на холостом ходу, то советуем вам держать частоту вращения коленвала на 1200-1600 об./мин.

Совет №8.
Вовремя проводите техническое обслуживание автомобиля. Придерживайтесь рекомендованных производителем сроков замены моторного масла и фильтров, как масляного, так и воздушного. Помните, что для турбированного двигателя сроки прохождения ТО, как правило, короче, чем для атмосферного, так как турбина работает при более высоких нагрузках, чем обычный дизельный агрегат, и, следовательно, чаще нуждается в свежем масле и фильтрах.

Следование этим простым советам избавит владельцев автомобилей от дорогостоящего ремонта турбины.

Как работают 4 типа турбинных двигателей

Жить с полетной палубы

Газовые турбинные двигатели прошли долгий путь с 1903 года. Это был первый год, когда газовая турбина производила достаточно мощности, чтобы поддерживать свою работу. Проект был выполнен норвежским изобретателем Эгидусом Эллингом, и он произвел 11 лошадиных сил, что было огромным подвигом в то время.

В наши дни газотурбинные двигатели бывают всех форм и размеров, и большинство из них производят , что на больше, чем 11 лошадиных сил.Здесь представлены 4 основных типа турбинных двигателей, а также плюсы и минусы каждого.

1) Турбореактивный двигатель

Heinkel He 178, первый в мире турбореактивный самолет

турбореактивные двигатели были первыми изобретенными типами газотурбинных двигателей. И хотя они выглядят совершенно иначе, чем поршневые двигатели в вашем автомобиле или самолете, они работают по одной и той же теории: впуск , компрессия, мощность, выпуск .

Как работает турбореактивный двигатель?

Турбореактивные двигатели работают, пропуская воздух через 5 основных секций двигателя:

Шаг 1: Воздухозаборник
Воздухозаборник представляет собой трубу перед двигателем.Забор воздуха может выглядеть просто, но это невероятно важно. Задача впуска - плавно направлять воздух в лопатки компрессора. На низких скоростях он должен минимизировать потери воздушного потока в двигатель, а на сверхзвуковых скоростях он должен замедлять воздушный поток ниже Маха 1 (воздух, поступающий в турбореактивный двигатель, должен быть дозвуковым, независимо от того, насколько быстро летит самолет ).

Шаг 2: Компрессор
Компрессор приводится в действие турбиной в задней части двигателя, и его работа заключается в сжатии поступающего воздуха, что значительно увеличивает давление воздуха.Компрессор представляет собой серию «вентиляторов», каждый из которых имеет все меньшие и меньшие лопасти. Когда воздух проходит через каждую ступень компрессора, он становится более сжатым.
Шаг 3: Камера сгорания
Далее идет камера сгорания, где волшебство действительно начинает происходить. Воздух высокого давления объединяется с топливом, и смесь воспламеняется. Когда топливно-воздушная смесь горит, она движется через двигатель к турбине. Турбореактивные двигатели работают очень обедненно, приблизительно с 50 частями воздуха на каждую 1 часть топлива (большинство поршневых двигателей работают в диапазоне от 6 до 1 до 18 до 1).Одна из главных причин, по которой турбины работают в таком наклоне, заключается в том, что для охлаждения турбореактивного двигателя необходим дополнительный поток воздуха.
Шаг 4: Турбина
Турбина - это еще одна серия «вентиляторов», которые работают как ветряная мельница, поглощая энергию высокоскоростного воздуха, проходящего через нее. Лопатки турбины соединены с валом и вращают его, который также соединен с лопатками компрессора в передней части двигателя. «Круг жизни» турбореактивного двигателя почти завершен.

Шаг 5: Выхлоп (он же «Я отсюда!»)
Высокоскоростная сгоревшая топливно-воздушная смесь выходит из двигателя через выпускную форсунку.Когда высокоскоростной воздух выходит из задней части двигателя, он создает тягу и толкает самолет (или все, к чему он прикреплен) вперед.

Турбореактивный вынос:

  • Плюсы:
    • Относительно простой дизайн
    • Способный к очень высоким скоростям
    • Занимает мало места
  • Минусы:
    • Высокий расход топлива
    • Громко
    • Плохая производительность на низких скоростях

2) Турбовинтовой двигатель

Жить с полетной палубы

King Air с турбовинтовыми двигателями

Следующие три типа турбинных двигателей - это все формы турбореактивного двигателя, и мы начнем с турбовинтового двигателя.Турбовинтовой двигатель представляет собой турбореактивный двигатель, соединенный с пропеллером через систему зацепления.

Как работает турбовинтовой двигатель?

Шаг 1 : турбореактивный двигатель вращает вал, который соединен с коробкой передач

Шаг 2 : коробка передач замедляет вращение, а самая медленная передача соединяется с винтом

Шаг 3 : Пропеллер вращается по воздуху, создавая тягу точно так же, как ваша Cessna 172

Разборка турбовинтового двигателя:

  • Плюсы:
    • Очень экономичный расход топлива
    • Наиболее эффективен на средней скорости между 250-400 узлами
    • Наиболее эффективен на средних высотах от 18 000 до 30 000 футов
  • Минусы:
    • Ограниченная прямая скорость полета
    • Системы передачи тяжелы и могут сломаться

3) Турбовентиляторный двигатель

Жить с полетной палубы

Некоторые широкофюзеляжные турбовентиляторные двигатели могут производить более 100 000 фунтов тяги.

Турбовентиляторы

объединяют лучшее из обоих миров между турбореактивными двигателями и турбовинтовыми двигателями.И вы, вероятно, увидите эти двигатели, когда отправитесь в аэропорт на следующий рейс.

Как работает турбовентилятор?

Турбовентиляторы работают, прикрепляя канальный вентилятор к передней части турбореактивного двигателя. Вентилятор создает дополнительную тягу, помогает охлаждать двигатель и снижает уровень шума двигателя.

Шаг 1 : Входящий воздух делится на два отдельных потока. Один поток обтекает двигатель (обводной воздух), а другой - через сердечник двигателя.

Шаг 2 : Обводной воздух проходит вокруг двигателя и ускоряется канальным вентилятором, создавая дополнительную тягу.

Шаг 3 : Воздух проходит через турбореактивный двигатель, продолжая создавать тягу.

Турбофан вынос:

  • Плюсы:
    • Экономия топлива
    • тише турбореактивных
    • Они выглядят потрясающе
  • Минусы:
    • Тяжелее турбореактивных
    • Большая лобовая площадь, чем у турбореактивных двигателей
    • Неэффективно на очень больших высотах

Турбовентилятор Pratt & Whitney F100 с форсажной камерой F-16

4) Турбовальный двигатель

Вертолет Bell 206 с турбовальным двигателем

Турбовальные двигатели

в основном используются на вертолетах.Самое большое различие между турбовальными и турбореактивными двигателями заключается в том, что турбовальные двигатели используют большую часть своей мощности для вращения турбины, а не для создания тяги в задней части двигателя.

Как работает турбовальный вал?

Турбовальные валы - это, по сути, турбореактивный двигатель с большим валом, соединенным с задней его частью. А поскольку большинство этих двигателей используются на вертолетах, этот вал соединен с лопастью ротора.

Шаг 1 : Двигатель по большей части работает как турбореактивный двигатель.

Шаг 2 : Приводной вал, прикрепленный к турбине, приводит в действие трансмиссию.

Шаг 3 : коробка передач передает вращение от вала к лопасти ротора.

Шаг 4 : Вертолет с помощью неизвестных и магических средств способен летать по небу.

Вывод турбовального вала:

  • Плюсы:
    • Гораздо более высокое отношение мощности к весу, чем у поршневых двигателей
    • Обычно меньше поршневых двигателей
  • Минусы:
    • Громко
    • Зубчатые передачи, соединенные с валом, могут быть сложными и выходить из строя

4 типа двигателей, основанные на одной базовой концепции

Газотурбинные двигатели прошли долгий путь за последние 100 лет.И хотя турбореактивные двигатели, турбовинтовые турбовентиляторы, турбовентиляторы и турбовалы имеют свои различия, они по сути производят мощность одинаково: впуск, сжатие, мощность и выхлоп.


Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и тесты, которые сделают вас умнее, безопаснее пилота.


,

Двигатели

Что такое аэронавтика? | динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | какой такое UEET?
Словарь | Весело и игры | Образовательные ссылки | Урок Ланс | Индекс сайта | Дом

Двигатели

Как работает реактивный двигатель?


NEW!
Видео "Как работает реактивный двигатель".

Мы считаем само собой разумеющимся, насколько легко самолет весом более половины миллион фунтов поднимается с земли с такой легкостью. Как это случилось? Ответ прост. Это двигатели.

Пусть Тереза ​​Беньо из Исследовательского центра Гленна НАСА объяснит больше ...

Как показано на НАСА Направление завтра.


Реактивные двигатели с огромной силой двигают самолет вперед, создаваемый огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.

Все реактивные двигатели, которые также называются газовые турбины, работать по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор поднимает давление воздуха. Компрессор сделан со многими лезвиями, прикрепленными к валу. Лопасти вращаются с высокой скоростью и сжимают или сжимают воздух. Сжатый воздух тогда распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. горючие газы расширяются и выдуваются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа стреляют назад, двигатель и самолет смещаются вперед. Когда горячий воздух идет к соплу, он проходит через другую группу лопастей. называется турбиной. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины приводит к вращению компрессора.

На рисунке ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит через ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторое количество воздуха быть очень горячим, а некоторые - круче. Кулер воздух затем смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.

Это картина того, как воздух проходит через двигатель

Что такое тяга?

Тяга это передняя сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. сэр Исаак Ньютон обнаружил, что для «каждого действия существует равное и противоположная реакция. "Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топливо, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. Мощность воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, это выталкивает назад из двигателя.Это заставляет самолет двигаться вперед.

Части реактивного двигателя

Поклонник - Вентилятор является первым компонентом в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий вентилятора сделаны из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть проходит через «ядро» или центр двигателя, где на него воздействуют другие компоненты двигателя.

Вторая часть «обходит» сердечник двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро ​​в задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая продвигает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.

Компрессор - Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает воздух, который поступает в него Постепенно меньшие площади, что приводит к увеличению давления воздуха. это приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Раздавленный воздух нагнетается в камеру сгорания.

Combustor - В камере сгорания воздух смешан с топливом, а затем загорелся. Есть 20 форсунок для распыления топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокую температура, высокоэнергетический воздушный поток. Горючее с кислородом в сжатом топливе воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутренняя часть камеры сгорания часто производится из керамических материалов для обеспечения термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.

Турбина - Высокоэнергетический поток воздуха из камеры сгорания уходит в турбину, вызывая вращение лопастей турбины. Турбины связаны валом, чтобы вращать лопасти в компрессоре и раскрутить впускной вентилятор спереди.Это вращение отнимает энергию у поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы Произведенные в камере сгорания движутся через турбину и вращают ее лопасти. Турбины реактивного двигателя вращаются вокруг тысячи раз. Они закреплены на валах которые имеют несколько наборов шарикоподшипников между ними.

Насадка - Сопло является вытяжным каналом двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле производит тягу для самолет.Истощенный энергией воздушный поток, который прошел турбину, в дополнение к более холодный воздух, который обошел ядро ​​двигателя, создает силу при выходе из форсунка, которая движет вперед двигатель и, следовательно, самолет. Сочетание горячего воздуха и холодного воздуха выталкивается и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, поступающий из активной зоны двигателя с воздух с более низкой температурой, который был обойден в поклоннике.Смеситель помогает сделать двигатель тише.

Первый реактивный двигатель - А Краткая история ранних двигателей

Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был сначала предположить, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло в обратном направлении, самолет движется вперед.

Анри Жиффар построил дирижабль, который был приведен в действие первым двигателем самолета - паровой двигатель с тремя лошадьми. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.

В 1874 году Феликс де Храм года построил моноплан который пролетел короткий прыжок вниз по склону с помощью угольного парового двигателя.

Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести в действие свой трехместный биплан с двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетели на несколько секунд.

Ранние паровые двигатели работали на подогреве угля и, как правило, слишком тяжелый для полета.

американец Сэмюэль Лэнгли сделал модель самолета которые были приведены в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно управлял Беспилотный самолет с паровым двигателем, названный Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем испарился. Затем он попытался построить полный размер самолета, Aerodrome A, с бензиновым двигателем.В 1903 году это разбился сразу же после спуска с домашнего катера.

В 1903 году братьев Райт полетел, Flyer , с 12-сильным газом двигатель.

С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х годов бензиновый поршневой двигатель внутреннего сгорания с пропеллером единственное средство, используемое для приведения в движение самолета.

Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттл впервые полетел успешно в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.

В то же время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над похожим дизайном в Германии. Первый самолет успешно Использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель рейс.

General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Это был экспериментальный самолет XP-59A, который впервые полетел в октябре 1942 года.

Типы реактивных двигателей

Турбореактивные двигатели

Основная идея турбореактивный двигатель просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается в 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания для поднять температуру жидкой смеси примерно до 1100 ° F до 1300 ° F. Полученный горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в движение компрессор. Если турбина и компрессор работают, давление на выходе турбины будет почти вдвое больше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу, чтобы произвести высокоскоростной поток газа, который создает тягу.Значительное увеличение тяги может быть достигнуто с помощью форсаже. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Дожигатель повышает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является увеличение примерно на 40 процентов в тяге при взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, как только самолет в воздухе.

Турбореактивный двигатель - реактивный двигатель.В реакторе, расширяющемся газе давить сильно на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает это. Газы протекают через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопа, толкая самолет вперед.

Изображение турбореактивного двигателя

Турбовинты

А турбовинтовой двигатель реактивный двигатель, прикрепленный к винтуТурбина в задняя часть поворачивается горячими газами, и это поворачивает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты приводятся в действие турбовинтовыми двигателями.

Как турбореактивный, турбовинтовой двигатель состоит из компрессора, сгорания камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель обладает большей эффективностью при скорости полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены винтами, которые имеют меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособить более высокие скорости полета, лопасти имеют форму ятагана с опущенными передними кромками на концах лезвия. Двигатели с такими винтами называются пропфанов .

Изображение турбовинтового двигателя

Турбовентиляторы

А турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух.Большая часть воздуха проходит вокруг двигателя, что делает его тише и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров имеют питание турбовентиляторы. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий на впуск, проходит через газогенератор, который состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха поступает в камера сгорания. Остальная часть проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно как «холодная» струя или смешивается с выхлопом газогенератора производить "горячую" струю.Целью этого типа обходной системы является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается путем увеличения общий воздушно-массовый поток и снижение скорости в пределах того же общего источника энергии.

Изображение турбовентиляторный двигатель

Турбовальные валы

Это еще одна форма газотурбинного двигателя, которая работает во многом как турбовинтовой двигатель система.Это не водить винт. Вместо этого он обеспечивает мощность для вертолета ротор. Турбовальный двигатель сконструирован таким образом, чтобы скорость вращения вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это разрешает частота вращения ротора должна быть постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы модулировать количество производимой энергии.

Изображение турбовального двигателя

Ramjets

ПВРД является Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость струи "баранов" или нагнетает воздух в двигатель. По сути это турбореактивный двигатель, в котором вращается машины были опущены. Его применение ограничено тем, что его Степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статичность тяга и очень малая тяга вообще ниже скорости звука. Как следствие, Для ПВРД необходим некоторый вспомогательный взлет, такой как другой самолет. Он использовался в основном в ракетных системах.Космические аппараты используют это тип струи.

Изображение Ramjet Engine

Вернуться к началу

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | самолеты | Двигатели | история полета | Что такое UEET?
Словарь | Весело и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы Индекс сайта | Дом

,

турбинных двигателей

Фото: вид сзади на двигатель G450 из коллекции Эдди.

  • Принципы движения - Вас, возможно, учили, что мантра "каждое действие имеет реакцию" в той или иной летной школе, но что это на самом деле означает? Некоторые школы учат, что огонь в горелке может толкать самолет вперед, и именно отсюда возникает тяга. Это просто неправильно.
  • Сравнение типов реактивных двигателей - при переходе с одного самолета на другой силовая установка может не реагировать так, как вы привыкли.Это помогает узнать, откуда появились различные типы, чтобы полностью понять, как они работают.
  • Время наработки двигателя - При мощности, близкой к холостому, некоторым реактивным двигателям требуется больше времени, чем другим, чтобы создать какую-либо существенную тягу. Те, у кого значительное время спулинга, могут иметь электронные или механические системы холостого хода.
  • Измерение тяги реактивного двигателя - Нет способа измерить тягу реактивного двигателя в полете, поэтому это делается на испытательном стенде для так называемой «статической тяги».«Почему? И как это соотносится с фактической тягой? Как различные обороты в минуту или EPR связаны друг с другом?
  • Угол рычага привода - Хорошая техника точного управления мощностью двигателя - это использование углов рычагов мощности, а не постоянная проверка датчиков двигателя. Так называемая техника «ширины ручки» является проверенной частью технологии Control-Performance. Но влияние определенного количества движений силового рычага меняется от одной части диапазона к другой. Зачем?

Принципы Г.

Рисунок: Принципы движения, от Hurt, рисунок 2.5.

[КСДА 51-3, Стр. 105]

  • Вы можете суммировать, как реактивный двигатель работает с двумя законами движения Ньютона. Второй закон Ньютона можно записать так:
  • F = ma

  • Сила F, действующая на массу, заставит массу ускоряться в направлении силы. Масса воздуха проходит через реактивный двигатель.
  • Третий закон движения Ньютона гласит, что для каждой силы действия существует равная и противоположная сила реакции. Сила действия - воздушная смесь, ускоряющаяся на корме, сила реакции - на сам двигатель, ускоряющийся вперед.

Но что это на самом деле означает? Масса, ускоряемая на корме, является топливно-воздушной смесью. Масса давит на различные компоненты двигателя, которые в свою очередь толкают двигатель (и, следовательно, самолет) вперед. На некоторых самолетах, таких как ранний KC-135A, вода добавляется в топливно-воздушную смесь для увеличения ускоряемой массы.

Рисунок: Центробежный компрессор от Hurt, рисунок 2.7 (вверху).

[Hurt, pg. 109]

  • Компрессор должен максимально эффективно снабжать камеру сгорания большим количеством воздуха под высоким давлением.Поскольку компрессор реактивного двигателя не имеет прямого охлаждения, процесс сжатия происходит с минимальными потерями тепла сжатым воздухом.
  • Центробежный компрессор имеет большую полезность, простоту и гибкость в эксплуатации. Работа центробежного компрессора требует относительно низких скоростей на входе, и для входа необходимо предусмотреть приточную камеру или расширительное пространство. Одноступенчатый центробежный компрессор способен создавать коэффициенты давления около трех или четырех с разумной эффективностью.

Рисунок: Осевой компрессор от Hurt, рисунок 2.7 (внизу).

[Hurt, pg. 111]

  • Осевой компрессор потока состоит из чередующихся рядов вращающихся и неподвижных профилей.
  • Повышение давления происходит через ряд вращающихся лопастей, поскольку аэродинамические поверхности вызывают уменьшение скорости относительно лопастей. Дополнительный рост давления происходит через ряд неподвижных лопастей, поскольку эти аэродинамические поверхности вызывают уменьшение абсолютной скорости потока.
  • Хотя повышение давления на ступень осевого компрессора является относительно низким, КПД очень высок, и высокие коэффициенты давления могут быть эффективно получены с помощью последовательных осевых ступеней. Многоступенчатый компрессор с осевым потоком способен обеспечивать давление от пяти до десяти (или более) с КПД, который не может быть достигнут с помощью многоступенчатого центробежного компрессора.

Рисунок: камера сгорания от Hurt, рисунок 2.8 (вверху).

[Hurt, pg.111]

  • Камера сгорания должна преобразовывать химическую энергию топлива в тепловую энергию и вызывать значительное увеличение общей энергии воздушного потока двигателя. Камера сгорания будет работать с одним главным ограничением: выпуск из камеры сгорания должен осуществляться при температурах, которые могут быть допущены секцией турбины.
  • Камера сгорания получает нагнетание высокого давления от компрессора и вводит примерно половину этого воздуха в непосредственную зону распыления топлива.
  • Топливная форсунка должна обеспечивать равномерное распределение распыленного топлива в широком диапазоне скоростей потока.
  • Температура в ядре камеры сгорания может превышать 1700–1800 ° C, но вторичный воздух будет разбавлять газ и понижать температуру до некоторого значения, которое может быть допустимо в секции турбины.

Типичный вводный текст может заставить вас поверить, что именно отсюда и возникла тяга: газ взрывается сзади, толкая камеру сгорания вперед.Но большинство банок горелки вряд ли являются прочными конструкциями, способными противостоять такому усилию. Здесь есть что-то еще. , ,

Рисунок: секция турбины от Hurt, рисунок 2.8 (внизу).

[Hurt, pg. 113]

  • Секция турбины является наиболее важным элементом турбореактивного двигателя. Функцией турбины является извлечение энергии из газов сгорания и подача энергии для привода компрессора и принадлежностей. В случае турбовинтового двигателя секция турбины должна извлекать очень большую часть энергии выхлопных газов для привода гребного винта в дополнение к компрессору и вспомогательному оборудованию.
  • Лопасти турбинных форсунок представляют собой ряд неподвижных лопастей непосредственно перед вращающейся турбиной. Эти лопасти образуют сопла, которые выпускают газообразные продукты сгорания в виде высокоскоростных струй на вращающуюся турбину. Таким образом, энергия высокого давления преобразуется в кинетическую энергию, и происходит падение давления и температуры. Функция лопастей турбины, работающих в этих форсунках, заключается в создании тангенциальной силы вдоль колеса турбины, извлекающей механическую энергию от сгорания газов.

Вращающиеся лопасти турбины - это место, где все тепло и давление преобразуются в механическую энергию, используемую для вращения переднего вентилятора (или гребного винта), запуска вспомогательного оборудования и, что наиболее важно, для продвижения центрального вала вперед. Именно здесь тяга передается на самолет, и это еще одна причина, по которой подшипники, удерживающие этот вал на месте, так важны.

Сравнение типов реактивных двигателей

Центробежный компрессор

Рисунок: Двигатель центробежного компрессора, из заметок Эдди.

Центробежный компрессор использует серию лопастей, установленных на диске, для выброса поступающего воздуха наружу в цилиндрический вал, который направляет воздух назад. Таким образом, воздух сжимается и готовится к сгоранию. Центробежный компрессор относительно дешев в изготовлении, поскольку требуемые допуски между движущимися частями не столь критичны, как у компрессора с осевым потоком. Однако центробежный компрессор не способен к высокой степени сжатия, необходимой для создания очень высоких уровней тяги.Центробежный компрессор двигателя имеет относительно большую переднюю площадь, увеличивающую сопротивление паразиту. Отношение тяги к массе центробежного компрессора намного ниже, чем у компрессора с осевым потоком.

Пример: T-37 имеет два центробежных компрессорных двигателя. Многие современные вспомогательные силовые агрегаты также используют центробежные компрессорные двигатели.

Двигатель с осевым потоком

Осевой компрессор создает намного более высокое давление, чем центробежный компрессор, и, следовательно, делает возможным гораздо более высокое усилие при гораздо более высокой эффективности.(Вы получаете больше тяги при меньшем расходе топлива.) Для двигателей с осевым компрессором с одной шпулей требуются сложные системы управления углом наклона лопастей для достижения более высоких коэффициентов давления, что усложняет конструкцию и снижает надежность.

Пример: Т-38 имеет два двигателя с осевым потоком.

Двухпулевой Компрессор Двигатель

Конструкция с двойной шпулей обычно имеет передние компрессоры, прикрепленные к задним турбинам с помощью внутреннего вала, с компрессором более высокого давления и турбиной более высокого давления, соединенной с внешним валом.Поскольку валы могут свободно вращаться, двигатель может быть рассчитан на еще большее сжатие без необходимости в сложных автоматических системах управления лопастями.

Пример: KC-135A имеет четыре двухмоторных двигателя.

вентилятор байпасного двигателя

Двигатель байпаса вентилятора забирает часть воздуха из компрессора или вентилятора снаружи активной зоны двигателя, чтобы обойти секцию сгорания. Смешивание более холодного воздуха и воздуха с более низкой скоростью с более горячей и высокоскоростной выхлопной системой позволяет повысить температуру турбины и усилие тяги, а также снизить уровень шума двигателя.

Пример: G450 имеет два перепускных вентилятора.

Двигатель с высоким байпасным вентилятором

Двигатель с большим перепускным вентилятором обычно включает в себя большой первый вентилятор, окруженный отдельным воздуховодом, что позволяет большинству воздуха вентилятора обойти двигатель. Вентилятор действует очень как пропеллер в турбовинтовом двигателе, без проблем скольжения и сопротивления пропеллера.

Пример: Боинг 747 имеет четыре двигателя с большим байпасным вентилятором.

Время наработки двигателя

Рисунок: Время разгона двигателя, от Дэвиса, рисунок 4.11

[Дэвис, стр. 59.]

  • В установке с пропеллером постоянная скорость вращения пропеллера позволяет двигателю вращаться со скоростью об / мин. что является компромиссом между подходом и сброшенными на посадку условиями мощности, и мощность изменяется путем изменения давления наддува. Для быстрого увеличения мощности ускорение увеличивается, пропеллер огибает и быстро подается требуемая тяга. «Быстро» в этом контексте означает от 3 до 4 секунд из-за тенденции кратковременного превышения скорости винта, которая неприемлема для пилота, который симпатизирует устройствам машиностроения.
  • КПД в реактивном двигателе самый высокий на высоких оборотах. где компрессор работает наиболее близко к его оптимальным условиям потока газа и т. д. При низких оборотах. рабочий цикл, как правило, неэффективен. Если внезапное требование сделано для большего количества тяги от r.p.m. эквивалентно нормальному подходу р.п.м. двигатель немедленно отреагирует, и полная тяга может быть достигнута примерно за 2 секунды. Однако, начиная с более низкой температуры, внезапная потребность в максимальной тяге может привести к перегреву двигателя и вызвать его перегрев или помпаж.Для предотвращения этого в блоке управления топливом содержатся различные ограничители, которые служат для ограничения двигателя до тех пор, пока он не станет равным rp.m. при котором он может реагировать на быстрое ускорение без стресса. Это критическое число наиболее заметно при выполнении ускорения хлопка с установкой холостого хода. Ускорение изначально очень медленное, но затем меняется на очень быстрое, например, в час. повышается за счет этого значительного значения. От тяги на холостом ходу до практически полной тяги при типичной скорости захода на посадку занимает около 6 секунд.в среднем. Некоторые двигатели лучше, чем другие, но есть также разброс между отдельными двигателями одного типа; так изредка полных 8 сек. разрешено требованиями.

Существуют две противоположные тенденции в конструкции реактивного двигателя, когда речь идет о времени намотки. Полное управление цифровым управлением двигателем (FADEC) должно дать вам всю необходимую мощность настолько быстро, насколько это может выдержать двигатель. Но большие размеры современных двигателей затрудняют разгон с более низких скоростей только из-за центробежной массы вентиляторов и компрессоров.По моему опыту, чем больше двигатель, тем дольше время накачки при низких оборотах.

Эта тенденция медленного спулинга от более низких оборотов может иметь неблагоприятные последствия для пилота, который не готов к этому. Например, в G450, если закрылки установлены менее чем на 22 °, двигатели не перейдут в режим «высоких оборотов холостого хода», что значительно увеличит время пуска двигателя.

Подробнее об этом: G450 Силовая установка / Управление холостым ходом.

Измерение тяги реактивного двигателя

Рисунок: Испытательная установка Rolls-Royce для турбовентиляторных двигателей, Дерби, Великобритания, от Cherry Salvesen (Creative Commons).

Измерение испытательного стенда
Реактивные двигатели

обычно оцениваются по статической тяге. Двигатель удерживается от движения, а «толчок» измеряется весами. При фактическом использовании истинная тяга обычно меньше, чем статическая тяга, поскольку давление выхлопных газов имеет тенденцию быть постоянным, а входное давление увеличивается со скоростью воздушного судна, поэтому ускорение снижается. Там нет весов, чтобы измерить это.

Инженерное решение

Мы можем измерить сопротивление в аэродинамической трубе, и когда самолет находится в устойчивом полете, мы знаем, что тяга равна сопротивлению и поэтому может быть приближена.

об / мин двигателя

Тяга двигателя также может быть аппроксимирована числом оборотов двигателя в минуту, об / мин. Эти цифры преобразуются в процентах от номинального значения для удобства чтения. В двигателях с двумя катушками внутренняя катушка часто соединяется с самой передней и задней секциями и называется N1, а внешняя катушка - N2. Тяга обычно не изменяется в линейной зависимости от оборотов. В типичном двигателе тяга может быть на холостом ходу около 50%, четверть максимума при 90%, половина при 95% и максимум при 100%.

Коэффициент Давления Двигателя

Распространенным методом представления пилота с приближением тяги двигателя является EPR, отношение давления двигателя. В своей основной форме датчики давления расположены на входе и выходе, давление на выходе делится на вход для определения EPR. Это число не является точным представлением тяги, потому что диаграмма давления выхлопа имеет тенденцию быть выше в центре и ниже во внешних частях воздушного потока. Это, однако, достаточно хорошо, поскольку дает пилоту возможность указывать относительные настройки мощности от холостого до максимального.

Более поздние двигатели используют давление окружающего воздуха вместо давления воздуха на входе, так как оно достаточно близко. Многие двигатели не измеряют давление на выходе, потому что температуры, как правило, сокращают срок службы зондов. Вместо этих двигателей выбирают промежуточные ступени давления, например, в кормовой части компрессора. EPR, таким образом, имеет очень мало общего с коэффициентами давления и является не более чем фиктивным числом, предназначенным для того, чтобы дать пилотам представление об относительных уровнях тяги.

Независимо от того, как вы измеряете тягу, важно понимать, что метрика, которую вы используете в кабине, не коррелирует один к одному с тягой., ,

Рисунок: изменение тяги в зависимости от оборотов от Hurt, рисунок 2.10 (в центре).

[Hurt, pg. 117] Изменение мощности тяги в зависимости от частоты вращения двигателя является важным фактором в работе турбореактивного двигателя. Исходя из того, что изменения статического давления зависят от квадрата скорости потока, можно ожидать, что изменения давления во всем турбореактивном двигателе будут изменяться как квадрат скорости вращения N. Однако, поскольку изменение скорости вращения будет изменять воздушный поток, расход топлива, эффективность компрессора и турбины и т. д.изменение тяги будет намного больше, чем просто вторая степень скорости вращения. Вместо тяги, пропорциональной N 2, типичный двигатель с фиксированной геометрией развивает тягу, приблизительно пропорциональную N 3,5 . Турбореактивный двигатель обычно предпочитает высокие обороты для получения низкого удельного расхода топлива.

Угол рычага питания

Рисунок: Соотношение между положением рычага и тягой, от Дэвиса, рисунок 4.10.

Обработка больших самолетов была написана в 1967 году и остается моим любимым текстом о том, как летать на самолетах. Но с тех пор многое произошло. Если вы не управляете самолетом с полностью автоматическим цифровым управлением двигателем (FADEC), то все, что следует, вероятно, относится к вам. Если вы летите на самолете, оборудованном FADEC, это может относиться к вам. Я могу показать вам, как это работает на G450, ниже. Вы должны будете исследовать свой самолет, чтобы быть уверенным.

[Дэвис, стр. 57.] [На рисунке] показано довольно простое положение рычага тяги относительно тяги, от полной впереди до полной задней, как для установки с поршневым винтом, так и для установки исключительно струей. Эти диаграммы не представляют конкретные установки, и характеристики были намеренно преувеличены, чтобы подчеркнуть различия. Следующие факты важны с точки зрения качества управления полетом:

  • Тяга более или менее пропорциональна положению дроссельной заслонки в установке гребного винта (обратите внимание на прямую линию), но довольно непропорциональна в струе (обратите внимание на кривую резкого усиления при высоком значении r.вечера.). Дюйм движения дросселя стоит, скажем, 700 лошадиных сил, где бы он ни был. На струе - дюйм движения рычага тяги при низких оборотах. может стоить всего 500 фунтов тяги, но на высоких оборотах. будет стоить больше, как 5000 фунтов тяги. Вот почему, если от настройки рычага с низким тяговым усилием требуется значительно больше энергии, не стоит немного поднимать рычаг вверх - если требуется сила, дайте ему немного. Это не означает, что с рычагами нужно быть грубыми всегда; если они находятся на типовой мощности захода на посадку, то должны быть внесены только небольшие изменения.
  • Дроссель, закрытый на установке гребного винта, создает сопротивление - не продолжение линии тяги ниже нуля в диапазоне переднего хода. Рычаг тяги на холостом ходу на реактивном двигателе оставляет некоторую тягу вперед - обратите внимание, что на холостом ходу тяги около 1000 фунтов.
  • Чистое изменение тяги между холостым ходом и холостым ходом на гребном винте очень велико - обратите внимание на крутизну линии. Поскольку гребной винт изменяет сопротивление, действительно нарастает и на оборотах холостого хода, гребной винт уже производит около 60% своей максимально возможной тяги на полной мощности - остальное достигается за счет открытия в обратном направлении.На реактивном двигателе, однако, чистое изменение тяги между холостым и передним холостым ходом очень мало; при эффективности реверсора 50% чистое изменение составит от 1000 фунтов вперед и до 500 фунтов назад.

Это несоответствие между углом рычага привода и фактической тягой возникло из-за ограничений механического управления топливом и нелинейной взаимосвязи тяги и оборотов. Современный самолет может легко это исправить с помощью компьютерного управления двигателем. В случае G450 «Угол разрешения дроссельной заслонки» является линейным к EPR и смещен к середине относительно RPM.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.