Как проверить работоспособность турбины на бензиновом двигателе

Как проверить турбину на двигателе: рекомендации специалиста

Еще 15-20 лет назад турбированные двигателя встречались только на грузовиках и спецтехнике. Но сейчас все чаще производители используют турбину на легковых автомобилях. На то есть свои причины. Ведь благодаря турбокомпрессору, можно значительно увеличить мощность двигателя и крутящий момент без потери расхода и увеличения камеры сгорания. К сожалению, данный элемент не вечен и со временем выходит из строя. Что же, давайте рассмотрим, как проверить работу турбины своими руками.

Основные признаки неисправности

Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале.

Еще один признак неисправности – это повышенный расход масла. Данный элемент требует постоянной смазки. Кроме этого, масло выполняет функцию теплоотвода. Производители утверждают, что на исправной турбине автомобиль не должен терять более двух литров масла на 10 тысяч километров. На грузовиках – до 10-15 процентов от общего объема смазанной системы. Если наблюдается проблема с расходом масла, вы заметите характерный запах из подкапотного пространства. Дело в том, что смазка попадает на раскаленный патрубок выхлопной системы и начинает гореть. При более серьезных неисправностях будет слышен характерный шум. Это может быть гул, вой или свист. Последний является нормой для любой турбины. Но если турбина свистит чрезмерно, это повод осуществить диагностику. Наряду с этим будут наблюдаться проблемы с оборотами. Мотор перестанет нормально держать «холостые». Стрелка будет «плавать», либо вовсе уходить за пределы одной тысячи. Как проверить турбину на двигателе? Ниже мы рассмотрим несколько способов.

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Основная проблема заключается в несанкционированном поступлении воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизельного двигателя своими руками? Для начала запускаем мотор и прислушиваемся к его звуку работы. Так можно определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в лишнем «подсосе» воздуха или загрязненном воздушном фильтре.

Чтобы проверить износ самой турбины, стоит произвести дефектовку ротора. Это один из основных элементов в системе. Итак, прокручиваем ротор вокруг оси. Небольшой люфт допустим. Но если ротор цепляет за корпус турбины, это уже ненормально. Из-за этого возникает характерный звук (гул) и пропадает мощность мотора. Выход из ситуации – замена ротора на новый.

Сизый дым из выхлопной

Этот признак может говорить о чрезмерном расходе масла. Смазка попадает в выхлопную систему и там сгорает. Основная причина заключается в недостаточном пропуске воздуха. Это может быть грязный фильтр, из-за чего создается разница в давлении между картриджем турбины и корпусом компрессора. Также стоит осмотреть повреждение на роторе и сливной маслопровод. Последний не должен содержать пробок и перегибов. Дополнительно проверяют давление картерных газов в системе. Это тоже может стать причиной повышенного расхода масла и синего дыма.

При диагностике стоит обратить внимание и на сам выпускной коллектор. Никаких потеков масла на нем не должно быть. Если это так, нужно срочно смотреть маслопроводы и ремонтировать турбину.

Проверяем наддув

Как проверить турбину на дизеле без снятия? Запускаем двигатель, открываем капот и находим патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину. Его нужно пережать рукой, а затем отпустить. Далее помощник должен нажать на газ в течении трех секунд. В чем суть этой проверки? После нажатия на газ вы увидите, как патрубок под давлением раздувается. Если этого не произошло, значит, турбина не работает как положено.

Дефектовка

Чтобы убедиться в исправности элемента, можно произвести его дефектовку. Как проверить турбину? Для этого отсоединяем патрубок, который идет на воздушный фильтр, и осматриваем лопатки турбины. Они должны быть без забоин и зазубрин, с правильной формой (не погнутые). При повреждении крыльчатки компрессор нужно менять, либо ремонтировать.

Как еще проверить турбину? Осматриваем состояние патрубков. Они должны быть сухими, без следов масла. Как проверить снятую турбину? Для этого нужно подвигать вал в радиальном направлении. Большой люфт недопустим. Как его определить, не зная точных параметров? Люфт должен быть таким, чтобы крыльчатка не цеплялась за холодную часть корпуса. Также проверяется вал на люфт в осевом направлении. Зазор не должен превышать 0,05 миллиметров.

Если на автомобиле используется воздушный радиатор (интеркуллер), его тоже необходимо осмотреть. Внутри него исключены потеки масла. В противном случае компрессор нуждается в ремонте.

О герметичности

Стоит отметить, что даже при дефектовке невозможно определить поломку на 100 процентов. Дело в том, что подобные признаки могут наблюдаться и из-за негерметичных соединений впускного и выпускного тракта. По этой причине система не может произвести нормальную регулировку подачи топлива. Это ведет к повышенному расходу масла, топлива и падению мощности.

Профилактика

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:

Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).

Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.

Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.

Заключение

Итак, мы выяснили, как проверить турбину разными способами. При возникновении проблем не стоит медлить с их устранением. Ведь повышенному износу подвергается не только компрессор, но и сам двигатель. Не используйте присадки, которые, по словам производителей, «лечат» турбину. Они никаким образом не восстановят заводские зазоры и уж тем более не вернут прежнее состояние треснутых лепестков крыльчатки. Все эти проблемы решаются только путем механического вмешательства, со снятием и дефектовкой.

бензиновый двигатель | Британика

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию при сжигании летучего жидкого топлива (бензин или смесь бензина, такого как этанол) с зажиганием, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть изготовлены в соответствии с требованиями практически любого возможного применения силовой установки, наиболее важными из которых являются пассажирские автомобили, небольшие грузовые автомобили и автобусы, самолеты общего назначения, подвесные и малые бортовые морские агрегаты, стационарные насосные установки среднего размера, осветительные установки, станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются для подавляющего большинства автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов среднего и большого размера и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для ландшафтного дизайна, таких как цепные пилы, ножницы для живой изгороди и воздуходувки.

Поперечное сечение V-образного двигателя. Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели могут быть сгруппированы в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, число тактов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневые и цилиндровые двигатели и роторные двигатели. В поршнево-цилиндровом двигателе давление, создаваемое сгоранием бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает длину цилиндра при возвратно-поступательном или возвратно-поступательном движении. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных поршневыми поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновых двигателей Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с противоположным расположением поршней, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8. Encyclopædia Britannica, Inc.

Большинство бензиновых двигателей поршневого и цилиндрового типа. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа следуют либо четырехтактному циклу, либо двухтактному циклу.

Типичное поршнево-цилиндровое расположение бензинового двигателя. Encyclopædia Britannica, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления энергии от процесса сгорания наиболее важным на сегодняшний день был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19-го века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такт впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр созданным таким образом парциальным вакуумом.Смесь сжимается при подъеме поршня на такте сжатия с закрытыми обоими клапанами. По мере приближения к концу хода заряд зажигается электрической искрой. Затем следует рабочий ход с обоими клапанами, все еще закрытыми, и давление газа из-за расширения сгоревшего газа, нажимающего на головку поршня или головку. Во время такта выпуска восходящий поршень нагнетает отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех ходов поршня - впуск, сжатие, мощность и выпуск - и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания : четырехтактный цикл Двигатель внутреннего сгорания проходит четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень движется во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал. Encyclopædia Britannica, Inc. Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Недостаток четырехтактного цикла состоит в том, что совершается только вдвое меньше рабочих тактов, чем в двухтактном цикле ( см. Ниже ), и от двигателя данного размера можно ожидать только половину такой мощности при заданная рабочая скорость.Четырехтактный цикл, однако, обеспечивает более положительную очистку от выхлопных газов (очистку) и перегрузку цилиндров, уменьшая потери свежего заряда в выхлопные газы.

бензиновый двигатель | Британика

Поперечное сечение V-образного двигателя. Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Типичное поршнево-цилиндровое расположение бензинового двигателя. Encyclopædia Britannica, Inc.

Четырехтактный цикл

Характеристики реактивного двигателя - Википедия

В самолете с неподвижным крылом, приводимом в движение одним или несколькими реактивными двигателями, некоторые аспекты производительности, такие как тяга, напрямую связаны с безопасностью эксплуатации самолета, тогда как другие аспекты работы двигателя, такие как шум и выбросы двигателя влияет на окружающую среду.

Элементы тяги, шума и выбросов при работе реактивного двигателя имеют жизненно важное значение на этапе взлета летательного аппарата. Элементы тяги и расхода топлива, а также их изменение в зависимости от высоты имеют жизненно важное значение на этапах набора высоты и крейсерского полета самолета.

Поведение реактивного двигателя и его влияние как на самолет, так и на окружающую среду подразделяются на различные инженерные области или дисциплины. Например, выбросы подпадают под группу, называемую сгоранием, а источник вибраций, передаваемых на планер, попадает в область, называемую динамикой ротора. Понимание того, как конкретный поток топлива создает определенную величину тяги в конкретной точке огибающей полета, называется рабочими характеристиками реактивного двигателя .Эксплуатационные характеристики являются предметом специальной дисциплины в командах по проектированию и разработке авиационных двигателей, равно как и понимание шума и выбросов их соответствующими специалистами в других группах.

Фундаментальная задача для турбореактивного двигателя с одним валом заключается в согласовании работы компрессора, турбины и сопла привода. Например, способ работы компрессора определяется сопротивлениями потока позади него, которые возникают в камере сгорания, турбине, выхлопной трубе и сопле.^[1]

Соответствие может быть определено как проектирование, определение размеров и манипулирование рабочими характеристиками ^[2] компрессора, турбины и рабочего сопла.

Три фундаментальных наблюдения основаны на ^[3], как описано ниже, чтобы развить необходимое понимание для эффективного соответствия компонентов. Поток через компрессор такой же, как и через турбину. Скорости одинаковы. Мощность, создаваемая турбиной, равна мощности, потребляемой компрессором.Кроме того, сопротивление потоку, наблюдаемое компрессором, определяется двумя ограничителями ниже по потоку, а именно: зоной сопла турбины и зоной выхода метательного сопла.

Вышеупомянутые три связи между компрессором и турбиной отрегулированы и уточнены для учета потоков и мощностей, которые не равны, например, из-за потока компрессора и электрической и гидравлической мощности ^[4], отводимой на планер. Таким образом, производительность понимается и определяется с использованием практического инженерного применения термодинамики и аэродинамики.^[5]

Эта статья охватывает широкий спектр дисциплины производительности реактивного двигателя.

Навигация по этой статье [редактировать]

Конкретные значения тяги и расхода топлива обещаны потенциальному клиенту воздушного судна, и они определяются с использованием процедур, подробно описанных в разделах «Уравнения эксплуатационных характеристик при расчете» и «Простые внепроектные расчеты». Объяснение «не по дизайну» дано в «Общем».

Самолет получает пневматическую, электрическую и гидравлическую энергию в обмен на часть топлива, которое он поставляет.Это упоминается в разделе «Эффекты установки». Эти эффекты определяют разницу между характеристиками неустановленного двигателя (измеренного на испытательном стенде) и установленного на самолете.

Когда воздух забирается из компрессора и используется для охлаждения турбины, это отрицательно влияет на количество топлива, необходимое для создания требуемой тяги. Это покрыто "Охлаждение кровотечений".

Эффект фундаментальных изменений конструкции двигателя, таких как повышенный коэффициент давления и температура на входе в турбину, описан в разделе «Улучшения цикла».Способы повышения коэффициента давления также рассматриваются.

Эффекты чрезмерной и недостаточной заправки, возникающие при изменении тяги, отражены в «Переходной модели».

Существует объяснение сюжета Husk, который является кратким способом подведения итогов работы двигателя.

Доступная тяга ограничена температурным пределом турбины при высоких температурах окружающей среды, как описано в разделах «Номинальная мощность».

Проектная точка [править]

TS диаграмма [править]

Типичная температура противДиаграмма энтропии (TS) для турбореактивного двигателя с одной шпулей. Обратите внимание, что 1 CHU / (фунт К) = 1 БТЕ / (фунт R) = 1 БТЕ / (фунт F) = 1 ккал / (кг ° С) = 4,184 кДж / (кг · К).

Диаграммы зависимости температуры от энтропии (TS) (см. Пример RHS) обычно используются для иллюстрации цикла газотурбинных двигателей. Энтропия представляет степень беспорядка молекул в жидкости. Она имеет тенденцию к увеличению, поскольку энергия преобразуется между различными формами, то есть химическими и механическими.

Диаграмма TS, показанная на RHS, относится к турбореактивному двигателю с одной шпулей, где один приводной вал соединяет турбоагрегат с компрессорным агрегатом.

Помимо станций 0 и 8 используются давление застоя и температура застоя. Станция 0 окружающая. Величины застоя часто используются в исследованиях цикла газовой турбины, потому что знание скорости потока не требуется.

Изображенные процессы:

Freestream (станции от 0 до 1)

В этом примере самолет является стационарным, поэтому станции 0 и 1 совпадают. Станция 1 не изображена на схеме.

Впуск (станции с 1 по 2)

В этом примере предполагается восстановление давления на входе 100%, поэтому станции 1 и 2 совпадают.

Сжатие (станции 2–3)

Идеальный процесс может показаться вертикальным на диаграмме TS. В реальном процессе возникают трение, турбулентность и, возможно, ударные потери, из-за чего температура на выходе для данного отношения давления выше идеальной. Чем меньше положительный наклон на диаграмме TS, тем менее эффективен процесс сжатия.

Сжигание (станции с 3 по 4)

Добавляется тепло (обычно путем сжигания топлива), повышая температуру жидкости. С этим связана потеря давления, некоторые из которых неизбежны

Турбина (станции с 4 по 5)

Повышение температуры в компрессоре диктует, что будет иметь место связанное падение температуры в турбине. В идеале процесс должен быть вертикальным на диаграмме TS.Однако в реальном процессе трение и турбулентность приводят к тому, что падение давления превышает идеальное. Чем меньше отрицательный наклон на диаграмме TS, тем менее эффективен процесс расширения.

Струйная труба (станции с 5 по 8)

В этом примере струя очень короткая, поэтому потери давления отсутствуют. Следовательно, станции 5 и 8 совпадают на диаграмме TS.

Сопло (станции с 8 по 8)

Обе эти станции находятся в горловине (сходящегося) сопла.Станция 8с представляет статические условия. На рисунке TS не показан процесс расширения, внешний по отношению к соплу, вплоть до давления окружающей среды.

Уравнения производительности расчетной точки [править]

Теоретически, любая комбинация условий полета / настройки дроссельной заслонки может быть назначена в качестве расчетной точки характеристик двигателя. Обычно, однако, расчетная точка соответствует максимальному скорректированному потоку на входе в систему сжатия (например, Top-of-Climb, Мах 0,85, 35 000 футов, ISA).

Расчетная полезная тяга любого реактивного двигателя может быть оценена путем поэтапного прохождения цикла двигателя. Ниже приведены уравнения для турбореактивного двигателя с одной шпулей. ^[6]

Freestream [редактировать]

Застойную (или общую) температуру в свободном потоке, приближающемся к двигателю, можно оценить с помощью следующего уравнения, полученного из уравнения энергии установившегося потока:

T1 = t0⋅ (1+ (γc − 1) 2M2 / 2) {\ displaystyle T_ {1} = t_ {0} \ cdot (1 + ({\ gamma} _ {c} -1) \ cdot M ^ {2} / 2)}

Соответствующее давление стагнации (или общее) свободного потока:

P1 = p0⋅ (T1 / t0) γc / (γc − 1) {\ displaystyle P_ {1} = p_ {0} \ cdot (T_ {1} / t_ {0}) ^ {{\ gamma} _ {c} / ({\ gamma} _ {c} -1)}}

Впуск [править]

Так как нет работы или потери тепла на впуске в установившемся режиме:

T2 = T1 {\ displaystyle T_ {2} = T_ {1} \,}

Однако потери на трение и удар во впускной системе должны быть учтены:

P2 = P1⋅prf {\ displaystyle P_ {2} = P_ {1} \ cdot \ mathrm {prf}}

Компрессор [править]

Фактическая температура нагнетания компрессора в предположении политропной эффективности определяется как:

T3 = T2⋅ (P3 / P2) (γc − 1) / (γc⋅ηpc) {\ displaystyle T_ {3} = T_ {2} \ cdot (P_ {3} / P_ {2}) ^ { {(\ gamma} _ {c} -1) / ({\ gamma} _ {c} \ cdot {\ eta} pc)}}

Обычно предполагается отношение давления компрессора, поэтому:

P3 = P2⋅ (P3 / P2) {\ displaystyle P_ {3} = P_ {2} \ cdot (P_ {3} / P_ {2})}

Combustor [редактировать]

Температура на входе ротора турбины обычно принимается:

T4 = RIT {\ displaystyle T_ {4} = \ mathrm {RIT} \,}

Потеря давления в камере сгорания снижает давление на входе в турбину:

P4 = P3⋅ (P4 / P3) {\ displaystyle P_ {4} = P_ {3} \ cdot (P_ {4} / P_ {3})}

Турбина [править]

Уравнивание мощности турбины и компрессора и игнорирование любого отвода мощности (например,грамм. для привода генератора переменного тока, насоса и т. д.) имеем:

w4⋅Cpt (T4-T5) = w2⋅Cpc (T3-T2) {\ displaystyle w_ {4} \ cdot C _ {\ mathrm {pt}} (T_ {4} -T_ {5}) = w_ {2} \ cdot C _ {\ mathrm {pc}} (T_ {3} -T_ {2})}

Иногда делается упрощенное предположение, что добавочный поток топлива точно компенсируется забором воздуха за борт компрессора, поэтому массовый расход остается постоянным на протяжении всего цикла.

Коэффициент давления на турбине можно рассчитать, исходя из политропной эффективности турбины:

P4 / P5 = (T4 / T5) γt / ((γt − 1).{{\ gamma} _ {t} / (({\ gamma} _ {t} -1). {\ eta} _ {\ mathrm {pt}})}}

Очевидно:

P5 = P4 / (P4 / P5) {\ displaystyle P_ {5} = P_ {4} / (P_ {4} / P_ {5}) \,}

Jetpipe [редактировать]

Поскольку в условиях установившегося состояния в водосточной трубе нет работы или потери тепла:

T8 = T5 {\ displaystyle T_ {8} = T_ {5} \,}

Однако потеря давления в трубе должна быть учтена:

P8 = P5⋅ (P8 / P5) {\ displaystyle P_ {8} = P_ {5} \ cdot (P_ {8} / P_ {5}) \,}

Сопло [править]

Засорена ли форсунка? Сопло забивается при горловине числа Маха = 1.{{\ gamma} _ {t} / ({\ gamma} _ {t} -1)} \,}

Если (P8 / p0)> = (P8 / p8s) крит {\ displaystyle (P_ {8} / p_ {0})> = (P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}}) крит \ ,} тогда сопло выбраковано.

Если (P8 / p0) <(P8 / p8s) крит {\ displaystyle (P_ {8} / p_ {0}) <(P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}}) крит \,} , то насадка НЕ ВЫКЛЮЧЕНА.

Дроссельная заслонка [править]

Следующий метод расчета подходит только для дроссельных форсунок.

При условии, что сопло засорено, статическая температура сопла рассчитывается следующим образом:

t8s = T8 / ((γt + 1) / 2) {\ displaystyle t _ {\ mathrm {8s}} = T_ {8} / (({\ gamma} _ {t} +1) / 2) \ ,}

Аналогично для статического давления форсунки:

p8s = P8 / (T8 / t8s) γt / (γt − 1) {\ displaystyle p _ {\ mathrm {8s}} = P_ {8} / (T_ {8} / t _ {\ mathrm {8s}} ) ^ {{\ gamma} _ {t} / ({\ gamma} _ {t} -1)}}

Скорость горловины сопла (в квадрате) рассчитывается с использованием уравнения энергии установившегося потока:

V82 = 2gJCpt (T8-t8s) {\ displaystyle V_ {8} ^ {2} = 2gJC_ {pt} (T_ {8} -t _ {\ mathrm {8s}}))}

Плотность газов в горловине сопла определяется как:

ρ8s = p8s / (R⋅t8s) {\ displaystyle {\ rho} _ {\ mathrm {8s}} = p _ {\ mathrm {8s}} / (R \ cdot t _ {\ mathrm {8s}}) }

Эффективная площадь горловины сопла оценивается следующим образом:

A8 = w8 / (ρ8s⋅V8) {\ displaystyle A_ {8} = w_ {8} / ({\ rho} _ {\ mathrm {8s}} \ cdot V_ {8})}

Полная тяга [править]

В уравнении общей тяги форсунки есть два члена; Идеальная импульсная тяга и идеальная тяга давления.Последний член только ненулевой, если сопло засорено:

Fg = Cx ((w8⋅V8 / g) + A8 (p8s − p0)) {\ displaystyle F_ {g} = C _ {\ mathrm {x}} ((w_ {8} \ cdot V_ {8} / g) + A_ {8} (p _ {\ mathrm {8s}} -p_ {0})) \,}

Неподключенная насадка [править]

Требуется следующий специальный расчет, если форсунка не зафиксирована.

После отключения статическое давление в форсунке равно давлению окружающей среды:

p8s = p0 {\ displaystyle p _ {\ mathrm {8s}} = p_ {0} \,}

Статическая температура форсунки рассчитывается из отношения общего форсунки к статическому давлению:

t8s = T8 / (P8 / p8s) (γt − 1) / γt {\ displaystyle t _ {\ mathrm {8s}} = T_ {8} / (P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}} ) ^ {{(\ gamma} _ {t} -1) / {\ gamma} _ {t}}}

Скорость горловины сопла (квадрат) рассчитывается, как и прежде, с использованием уравнения энергии стационарного потока:

V82 = 2gJCpt (T8-t8s) {\ displaystyle V_ {8} ^ {2} = 2gJC_ {pt} (T_ {8} -t _ {\ mathrm {8s}}))}

Полная тяга [править]

Член толчка давления сопла равен нулю, если форсунка не зафиксирована, поэтому необходимо рассчитать только момент тяги:

Fg = Cx (w8⋅V8 / g) {\ displaystyle F_ {g} = C _ {\ mathrm {x}} (w_ {8} \ cdot V_ {8} / g) \,}

Ram drag [править]

Как правило, за взятие воздуха на борт через воздухозаборник взимается штраф за сопротивление:

Fr = w0⋅V0 / g {\ displaystyle F_ {r} = w_ {0} \ cdot V_ {0} / g}

Чистая тяга [править]

Сопротивление плунжера должно быть вычтено из общего усилия сопла:

Fn = Fg-Fr {\ displaystyle F_ {n} = F_ {g} -F_ {r} \,}

Расчет расхода топлива в камере сгорания выходит за рамки этого текста, но в основном пропорционален входному воздушному потоку в камере сгорания и функции повышения температуры в камере сгорания.

Обратите внимание, что массовый расход является параметром калибровки: удвоение воздушного потока, удвоение тяги и расхода топлива. Тем не менее, удельный расход топлива (расход топлива / полезная тяга) не изменяется, если не учитывать влияние масштаба.

Аналогичные расчетные расчеты могут быть выполнены для других типов реактивных двигателей, например турбовентиляторный, турбовинтовой, прямоточный и др.

Метод расчета, показанный выше, довольно груб, но полезен для получения базового понимания характеристик авиационного двигателя.Большинство производителей двигателей используют более точный метод, известный как True Specific Heat. Высокие давления и температуры при повышенных уровнях сверхзвуковых скоростей будут вызывать использование еще более экзотических расчетов: то есть замороженной химии и химии равновесия.

Рабочий пример [править]

Вопрос

Рассчитайте полезную тягу следующего турбореактивного цикла с одной катушкой при Статическом уровне моря, ISA, используя британские единицы для иллюстрации:

Основные конструктивные параметры:

Массовый расход всасываемого воздуха, w2 = 100 фунтов / с {\ displaystyle w_ {2} = 100 \ \ mathrm {фунт / с} \,}

(используйте 45.359 кг / с при работе в единицах СИ)

Предположим, что поток газа постоянен во всем двигателе.

Общий коэффициент давления, P3 / P2 = 10.0 {\ displaystyle P_ {3} / P_ {2} = 10.0 \,}

Температура на входе в ротор турбины, T4 = RIT = 1400 K {\ displaystyle T_ {4} = \ mathrm {RIT} = 1400 \ \ mathrm {K} \,}

(при увеличении на 1,8, если работать с градусами Ранкина)

Допущения в отношении производительности проектных компонентов:

Коэффициент восстановления давления на впуске, prf = 1.0 {\ displaystyle \ mathrm {prf} = 1.0 \,}

Компрессор политропный КПД, ηpc = 0,89 (т.е. 8,9%) {\ displaystyle {\ eta} pc = 0,89 \ (т.е. 8,9 \%) \,}

Турбинная политропная эффективность, ηpt = 0,90 (т.е. 90%) {\ displaystyle {\ eta} pt = 0,90 ((т.е. 90 \%) \,}

Потеря давления в камере сгорания 5%, поэтому отношение давления в камере сгорания P4 / P3 = 0,95 {\ displaystyle P_ {4} / P_ {3} = 0,95 \,}

Потеря давления в водосточной трубе 1%, поэтому отношение давления в водосточной трубе P8 / P5 = 0.99 {\ displaystyle P_ {8} / P_ {5} = 0,99 \,}

Коэффициент тяги сопла, Cx = 0.995 {\ displaystyle C _ {\ mathrm {x}} = 0.995 \,}

Константы:

Коэффициент удельной теплоты для воздуха, γc = 1.4 {\ displaystyle {\ gamma} _ {c} = 1.4 \,}

Коэффициент удельной теплоты для продуктов сгорания, γt = 1.333 {\ displaystyle {\ gamma} _ {t} = 1.333 \,}

Удельная теплоемкость при постоянном давлении для воздуха, Cpc = 0.6111 hp⋅slb⋅K {\ displaystyle C _ {\ mathrm {pc}} = 0.6111 \ {\ frac {\ mathrm {hp} \ cdot \ mathrm {s}} {\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K}}} \,}

(используйте 1,004646 кВт · с / (кг · К) при работе с единицами СИ и использовать 0,3395 л.с. · с / (фунт · ° R) при работе с американскими единицами)

Удельная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания, Cpt = 0.697255 hp⋅slb⋅K {\ displaystyle C _ {\ mathrm {pt}} = 0.697255 \ {\ frac {\ mathrm {hp} \ cdot \ mathrm {s} } {\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K}}} \,} (используйте 1,1462 кВт · с / (кг · К) при работе с единицами СИ и используйте 0.{2} \,} (используйте 10.00 при работе с единицами СИ)

Механический эквивалент тепла, J = 550 фут-фунтов / (s⋅hp) {\ displaystyle J = 550 \ \ mathrm {ft} \ cdot \ mathrm {lb} / (\ mathrm {s} \ cdot \ mathrm {hp}) \,} (используйте 1 при работе с единицами СИ)

Газовая постоянная, R = 96.034 ft⋅lbf / (lb⋅K) {\ displaystyle R = 96.034 \ \ mathrm {ft} \ cdot \ mathrm {lbf} / (\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K }) \,} (используйте 0,287052 кН · м / (кг · К) при работе с единицами СИ и используйте 53,3522222 фута · фунт-сила / (фунт · ° R) при работе с американскими единицами, включая градусы Ранкина)

Ответ

Условия окружающей среды

Высота давления на уровне моря подразумевает следующее:

Давление окружающей среды, p0 = 14.{\ circ} \ mathrm {C} \,} )

(используйте 518,67 ° R, если работаете с американскими единицами)

Freestream

Поскольку двигатель статичен, обе скорости полета, V0 {\ displaystyle V_ {0} \,} и номер Маха полета, M {\ displaystyle M \,} равны нулю

Итак:

T1 = t0 = 288,15 K {\ displaystyle T_ {1} = t_ {0} = 288,15 \ \ mathrm {K} \,}

Как проверить работоспособность турбины на бензиновом двигателе

Как проверить турбину на двигателе: рекомендации специалиста

Основные признаки неисправности

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Сизый дым из выхлопной

Проверяем наддув

Дефектовка

О герметичности

Профилактика

Заключение

бензиновый двигатель | Британика

Типы двигателей

Четырехтактный цикл

бензиновый двигатель | Британика

Типы двигателей

Четырехтактный цикл

Характеристики реактивного двигателя - Википедия

Навигация по этой статье [редактировать]

Проектная точка [править]

TS диаграмма [править]

Уравнения производительности расчетной точки [править]

Freestream [редактировать]

Впуск [править]

Компрессор [править]

Combustor [редактировать]

Турбина [править]

Jetpipe [редактировать]

Сопло [править]

Дроссельная заслонка [править]

Полная тяга [править]

Неподключенная насадка [править]

Полная тяга [править]

Ram drag [править]

Чистая тяга [править]

Рабочий пример [править]

Смотрите также